熔融沉積成型技術(shù)由于其操作便捷、設(shè)備成本低廉等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。采用顆粒進料的螺桿擠出裝置能夠解決熔融沉積成型3D打印機成品機械性能不理想,絲料易斷等問題。螺桿擠出裝置中顆粒流動及熔融特性對成品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響,但相關(guān)研究仍不完善。因此,本課題以應(yīng)用于熔融沉積成型的螺桿擠出裝置為研究對象,針對輸運段顆粒流動行為及熔融段顆粒熔融、流動過程開展數(shù)值模擬與實驗研究。首先建立螺桿擠出裝置數(shù)學(xué)模型。建立輸運段顆粒離散模型,并在顆粒運動方程中加入定向恒轉(zhuǎn)矩模型以考慮滾動摩擦阻力。此外,采用基于軟球模型的線性彈簧阻尼模型計算接觸力。最后,建立熔融段守恒方程及熔體粘度模型等,并采用Syamlal-O’Brien曳力模型描述相間動量交換�；趩纹瑱C控制技術(shù)搭建螺桿擠出裝置實驗臺,對輸運段顆粒流動特性進行實驗研究。應(yīng)用離散單元法進行對應(yīng)的數(shù)值模擬,將實驗與模擬結(jié)果對比以驗證模型的準確性。結(jié)果表明,在間歇進料與連續(xù)進料兩種方式下,顆粒質(zhì)量流量均隨螺桿轉(zhuǎn)速的增加而增加,而顆粒填充率均相應(yīng)減小,連續(xù)進料方式更適合應(yīng)用于3D打印,因為該方式下質(zhì)量流量相對標準偏差更小。針對聚乳酸、聚氨酯、聚丙烯三種顆粒,應(yīng)... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號表
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 應(yīng)用于FDM螺桿擠出裝置研究現(xiàn)狀
        1.2.2 螺桿輸運中顆粒流動特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 聚合物熔融特性研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外文獻綜述簡析
    1.3 本課題研究內(nèi)容
第2章 螺桿擠出裝置顆粒流動及熔融數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 輸運段計算模型
        2.2.1 接觸力
        2.2.2 滾動摩擦阻力
        2.2.3 相對標準偏差
    2.3 熔融段計算模型
        2.3.1 粘度模型
        2.3.2 曳力模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 輸運段顆粒流動特性實驗研究
    3.1 引言
    3.2 輸運段間歇進料顆粒流動特性實驗
        3.2.1 實驗裝置
        3.2.2 實驗原理及步驟
        3.2.3 工況設(shè)置
        3.2.4 結(jié)果與討論
    3.3 輸運段連續(xù)進料顆粒流動特性實驗
        3.3.1 實驗裝置
        3.3.2 實驗原理及步驟
        3.3.3 工況設(shè)置
        3.3.4 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 輸運段顆粒流動特性數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 初始及邊界條件
    4.3 模擬結(jié)果及討論
        4.3.1 顆粒流動特性
        4.3.2 顆粒與壁面間滾動摩擦對顆粒流動特性影響
        4.3.3 顆粒間滾動摩擦對顆粒流動特性影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 熔融段顆粒熔融流動特性數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 初始及邊界條件
    5.3 模擬結(jié)果及討論
        5.3.1 模型驗證
        5.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        5.3.3 顆粒熔融、流動特性
        5.3.4 加熱溫度對顆粒熔融、流動特性影響
        5.3.5 初始下落速度對顆粒熔融、流動特性影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于數(shù)值模擬的塑料顆粒3D打印機關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
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[9]微型擠出熔體流變行為分析及螺桿優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 吳明星.華南理工大學(xué) 2010
[10]氣固流化床流動特性的實驗研究與數(shù)值模擬[D]. 董淑芹.青島科技大學(xué) 2009



本文編號：3708022