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气辅挤出成型的气-液多相分层流动本身存在着各分层界面应力之间的相互耦合,再加上与其滑移边界的作用耦合,使气辅完全滑移挤出流动成型过程具有特殊的流动输运规律和动力学特征。因此,气辅完全滑移挤出成型技术比传统挤出成型蕴含着更丰富、更复杂的研究内容。为此,本文对聚合物气辅完全滑移挤出成型的机理进行了研究,并系统研究了粘弹流变性能参数和工艺参数对气辅完全滑移挤出成型过程和挤出胀大与翘曲变形的影响规律,主要取得如下成果: (1) 针对气辅完全滑移挤出成型过程的特点,基于流变学和流体动力学理论,经合理假设,建立了描述气辅完全滑移挤出成型过程的全三维稳态等温粘弹性理论数学模型。为了便于建立理论模型的有限元理论模型,推导出Giesekus粘弹性本构模型方程沿各坐标方向的展开式。 (2) 针对粘弹本构方程、挤出胀大自由表面的追踪和控制方程的耦合易于导致数值解扩散和不稳定问题,通过采用罚函数法、Mini-element、EVSS法和SU法等稳态有限元离散技术,建立了聚合物粘弹性全三维等温气辅挤出成型的高效稳态的有限元数值模型,并提出了气辅完全滑移挤出成型挤出胀大自由表面的追踪方法。 (3) 通过数值模拟,研究了气辅完全滑移挤出成型的机理,分析了粘弹流变性能参数和工艺参数对气辅完全滑移挤出成型离模膨胀的影响规律,并与传统粘着挤出成型过程进行了定量对比。在此基础上,通过理论分析,揭示了二种挤出成型过程的离模膨胀的影响机理。此外,还系统研究了粘弹流变性能参数和工艺参数对异型材挤出成型过程离模膨胀和翘曲变形的影响规律。 (4) 通过传统粘着挤出成型与气辅挤出成型过程对比分析,研究结果表明气辅挤出成型可基本消除挤出成型中的挤出胀大和翘曲变形。因此这不仅可实现挤出制品尺寸的精确自动控制,而且还起到节能降耗的效果。同时,在口模设计上,解决了由于挤出胀大和翘曲变形引起的挤出口模难于设计的技术难题。此外,研究表明气辅挤出成型工艺尤其适用于异型材的挤出成型,且为挤出的高速化生产实现提供了技术前提条件。