zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu mô phỏng số dòng polymer trong khuôn đùn sản xuất các chi tiết cơ khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu mô phỏng số dòng polymer trong khuôn đùn sản xuất các chi tiết cơ khí tập trung nghiên cứu, phân tích ứng xử, các tính chất của dòng Polymer nóng chảy trong khuôn sử dụng phương pháp mô phỏng số CFD (Computational Fluid Dynamics) bằng phần mềm Polyflow trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu mô phỏng số dòng polymer trong khuôn đùn sản xuất các chi tiết cơ khí

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ DÒNG POLYMER TRONG KHUÔN ĐÙN SẢN XUẤT CÁC CHI TIẾT CƠ KHÍ Nguyễn Văn Kựu, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Lập Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyenvankuu123@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU nhiệt độ, [1]… vì vậy, để phân tích nhóm tác giả sử dụng mô hình khuôn có các thông số Các chi tiết dạng tấm hoặc đĩa được sản như trên Bảng 1. xuất rộng rãi bằng phương pháp đùn ép. Để có một sản phẩm tốt thì các vấn đề về phân bố đều độ dày, áp suất, độ nhớt… của dòng Polymer nóng chảy phải đạt được yêu cầu kỹ thuật nhất định, đảm bảo chi tiết ít bị lỗi, tróc rỗ tế vi các bề mặt. Mặt khác, việc xây dựng mô hình toán chính xác để thiết kế, mô phỏng, phân tích các ứng xử, tính chất lưu biến của dòng Polymer nóng chảy trong khuôn là rất khó khăn do ảnh hưởng của các yếu tố như cấu trúc hình học và độ nhớt đàn Hình 1. Mô hình khuôn hồi… Do đó, với sự phát triển của khoa học công nghệ, thì nhiều phương pháp mới có thể Khuôn đùn gồm các bộ phận chính như giải quyết được các vấn đề phức tạp nêu trên. đường ống vào, đường ống phân phối, khe Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tập trung hở. Hình dáng của khuôn được mô hình hóa nghiên cứu, phân tích ứng xử, các tính chất như trên hình 1. của dòng Polymer nóng chảy trong khuôn sử Bảng 1. Thông số của khuôn dụng phương pháp mô phỏng số CFD (Computational Fluid Dynamics) bằng phần W, mm H, mm α, ( độ) B, mm mềm Polyflow trên cơ sở phương pháp phần 400 3,0 15 130 tử hữu hạn (PTHH). Kết quả của bài báo có thể làm cơ sở khoa học cho việc tối ưu tính Trên cơ sở các thông số hình học có được, toán, thiết kế khuôn. nhóm tác giả xây dựng mô hình 3D và tiến hành chia lưới cho mô hình bằng phần mềm 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ANSYS như hình 2 và hình 3, [2], [5]: Tính toán, mô phỏng. 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Xây dựng mô hình bài toán Các đặc tính lưu biến của dòng Polymer rất phức tạp. Khác với các chất lỏng Newton, do Polymer là chất lỏng Non - Newton, nên độ nhớt thay đổi, phụ thuộc vào tốc độ trượt, Hình 2. Mô hình 3D của khuôn 252
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 n 1 2 2     ( 0   )(1   & ) 2 (4) trong đó,  - Độ nhớt của vật liệu có vận tốc trượt đạt vô cùng, Pa.s 0 - Độ nhớt của vật liệu có vận tốc trượt đạt 0, Pa.s  - Hằng số thời gian, s n - Chỉ số Power law Hình 3. Mô hình PTHH Thông số về vật liệu Các giả thiết khi xây dựng mô hình bài toán: Nhiệt độ của dòng polymer nóng chảy - Dòng vật liệu nóng chảy là chất Non - trong lúc đùn lên đến 2300 C, trên hình a Newton không nén được; đường cong biểu thị mối quan hệ giữa độ - Dòng chảy đều, đẳng tích, toàn dòng là nhớt và tốc độ trượt tại 2300 C. dòng chảy tầng; Các đặc tính của vật liệu và các thông số - Khuôn được điền đầy vật liệu; của mô hình Bird-Carreau được biểu thị - Không có hiện tượng trượt giữa dòng vật trong Bảng 2. liệu và thành tường của khuôn. Bảng 2. Thông số về vật liệu Trên cơ sở các giả thiết trên, phương trình liên tục, phương trình momen, phương trình cơ Thông số Giá trị bản của hệ tọa độ Descartes mô tả dòng chảy Khối lượng riêng, kg.m-3 900 được biểu diễn dưới dạng sau, [2], [3], [5]: r 0, Pa.s 2404   0 (1) rr  2.15 p    0 (2) n 0,38 rr uurr   2 ( &)D (3)  0 trong đó: r Điều kiện biên của bài toán  - Vector vận tốc, m/s p - Áp suất, Pa Để tính toán, nhóm tác giả sử dụng phần rr mềm Polyflow, một chương trình tính toán ur - Tensor ứng suất, Pa ur động lực học chất lưu (Computational Fluid D - Tensor tốc độ biến dạng, s -1 Dynamics - CFD) được ứng dụng để tính  - Độ nhớt biểu kiến, Pa.s toán, mô phỏng tính nhớt và tính đàn hồi của & - Tốc độ trượt, s -1 dòng chảy trên cơ sở phương pháp phần tử Để xây dựng mô hình toán mô phỏng các hữu hạn. Phần mềm được sử dụng rộng rãi để đặc tính về độ nhớt của dòng Polymer nóng giải quyết các vấn đề phức tạp liên quan đến chảy hiện nay có nhiều nhiều mô hình tính chất lỏng Non - Newton, các vấn đề phi toán dựa trên phương trình tổng quát của tuyến, các vấn đề liên quan đến tính lưu biến Newton như phương trình năng lượng, trong quá trình chế biến thực phẩm, gia công phương trình độ nhớt Phan-Thien and Tanner các vật liệu bằng Polymer hoặc cao su, [5]. (PTT model), Giesekus modle, Bird-Carreau Trong mô hình toán, vận tốc được dẫn xuất model… Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả từ tốc độ của dòng gây ra ở đường ống vào sử dụng mô hình Bird-Carreau để tính toán, trong khuôn, dòng ra hướng theo chiều dòng biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhớt biểu kiến chảy, điều kiện không trượt trơn gắn trên bề và tốc độ trượt như sau : mặt của khuôn và dòng vật liệu. 253
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Kết quả và thảo luận Trong quá trình đùn, để sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật thì việc giảm áp suất đóng vai Theo hình 4, vận tốc đạt giá trị lớn nhất tại trò quan trọng, then chốt. Việc phân bố đồng đầu vào và trong đường ống phân phối, và đều áp suất tốt thì chất lượng sản phẩm càng tiến dần về giá trị 0 tại đầu ra. Mặt khác, có đạt chất lượng cao, đảm bảo yêu cầu, theo thể nhận thấy tại cuối đường ống phân phối hình 5 thì quá trình giảm áp suất dọc theo xuất hiện cục bộ vùng ứ đọng của dung dịch. trục x là tương đối đồng đều, hệ số phân bố Việc phân bố đều vận tốc tại đầu ra là yếu tố đồng đều áp suất là 1,7%. Có thể thấy quá cực kỳ quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng trình đùn dòng Polymer trong khuôn không sản phẩm, nếu có sự sai khác sẽ dẫn đến có bị chênh lệch áp suất nhiều, nó đảm bảo cho nhiều các khuyết tật trong sản phẩm do sự ứ quá trình sản xuất ít bị lỗi, sản phẩm đạt yêu đọng của dòng Polymer tại khu vực gần cuối cầu về kỹ thuật. của đường ống phân phối trong khuôn. 4. KẾT LUẬN Áp suất và vận tốc của dòng Polymer trong khuôn được phân tích, mô phỏng bằng phương pháp mô phỏng số. Theo như kết quả phân tích vận tốc tại đầu ra của khuôn thì sự biến thiên của vận tốc là rất lớn, ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm. Mặt khác, để đạt được sản phẩm chất lượng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì phải chú ý đến vùng ứ đọng Hình 4. Vận tốc dòng Polymer trong khuôn của dòng vật liệu trong khuôn cũng như đảm bảo sự giảm áp suất đồng đều trong quá trình Trên hình 5, Biểu thị áp suất của dòng sản xuất chi tiết. Polymer trong khuôn khi đùn. Để chiều dày của các chi tiết tấm được đồng đều thì quá 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO trình giảm áp suất từ đầu đường ống vào đến đường ra của dòng Polymer phải đều nhau. [1] Purus hottam D. Gujrati and Arkadii I. Leonov (2010), Modeling and Simulation in Polymers, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. [2] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, P. Nithiarasu (2005), The Finite Element Method For Fluid Dynamics, Elsevier Butterworth Heinemann. [3] Joel H. Ferziger, Milovan Peric (2002), Computational Method for Fluid Dynamics, ISBN 3-540-42074-6, Springer, NewYork. Hình 5. Áp suất dòng Polymer trong khuôn [4] Zang Bing, Jiang Bo (2001), Optimized Đánh giá sự phân bố đồng đều của áp suất Calculation of The Coat-Hanger Die and thông qua hệ số U, [4]: The Simulation of The Distribution of Pmax  Pmin Pressure, J.Plastics, 30(2):33~37. U .100% (5) [5] ANSYS, Inc (2012), ANSYS POLYFLOW Pmax User's Guide, Published in the U.S.A. trong đó: Pmax - Độ giảm áp suất lớn nhất; Pmin - Độ giảm áp suất nhỏ nhất. 254

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.