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(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。采用顆粒進(jìn)料的螺桿擠出裝置能夠解決熔融沉積成型3D打印機(jī)成品機(jī)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(yùn)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(shí)驗(yàn)研究。首先建立螺桿擠出裝置數(shù)學(xué)模型。建立輸運(yùn)段顆粒離散模型,并在顆粒運(yùn)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(jì)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(jī)控制技術(shù)搭建螺桿擠出裝置實(shí)驗(yàn)臺,對輸運(yùn)段顆粒流動特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。應(yīng)用離散單元法進(jìn)行對應(yīng)的數(shù)值模擬,將實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果對比以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,在間歇進(jìn)料與連續(xù)進(jìn)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(jìn)料方式更適合應(yīng)用于3D打印,因?yàn)樵摲绞较沦|(zhì)量流量相對標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(xiàn)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(yùn)段計(jì)算模型
        2.2.1 接觸力
        2.2.2 滾動摩擦阻力
        2.2.3 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差
    2.3 熔融段計(jì)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(yùn)段顆粒流動特性實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 輸運(yùn)段間歇進(jìn)料顆粒流動特性實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)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(yùn)段連續(xù)進(jìn)料顆粒流動特性實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(yàn)證
        5.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)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(xiàn)
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(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3708022