| 【中文题名】 | 流动诱导短纤维取向分布的理论与数值研究 |
| 【英文题名】 | Theoretical and Numerical Studies of Flow-induced Short Fiber Orientation Distribution |
| 【学科专业】 | 材料加工工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-10-10 |
| 【中关键词】 | 短纤维增强,纤维悬浮液,纤维取向分布函数,数值研究,有限差分方法, |
| 【英关键词】 | Short fiber reinforced,Fiber suspensions,Fiber orientation distribution function,Finite difference method, |
| 【分类导航】 | 工业技术>化学工业>合成树脂与塑料工业>一般性问题>天然高分子树脂与塑料> |
| 【论文摘要】 | 在注塑制品生产中，为了增强制品的性能，最常用的方法就是在聚合物基中添加短纤维如玻璃纤维、碳纤维。纤维的存在将最终影响到制品的弹性模量、拉伸强度、热传导、导电性能以及光学性质等。纤维的尺寸是变化的，典型的注塑用短纤维的直径为0.01-0.02mm，长径比为10—50，单位体积含有10，000／mm~3个取向的纤维。
在注塑充填中，悬浮在熔体中的纤维由于受到变形流场的作用，将沿一定方向取向，并且取向会随着不同的位置和不同的时刻而发生变化。最终固化到制品中纤维取向处于一个复杂状态，从而导致力学性能的各向异性。因此，理解、预测和控制纤维的取向行为，进而控制最终制品的性能具有非常重要的意义。
本论文针对短纤维增强塑料，利用Jeffery单纤维的动力学方程，解析研究了单个纤维在简单剪切流和拉伸流场中纤维的运动轨迹和取向行为，分析了剪切速率、作用时间、纤维的长径比、纤维的初始取向角等因素对纤维运动和取向行为的影响。
同时，利用统计学意义取向概率分布函数描述取向状态，建立了纤维取向分布函数演化的偏微分方程，即Fokker-Plank方程，结合Jeffery的只考虑流动引起取向的... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
4-5 |
|
ABSTRACT |
5-9 |
|
第一章 绪论 |
9-14 |
|
1.1 引言 |
9-10 |
|
1.2 国内外研究现状 |
10-12 |
|
1.3 本论文的主要工作 |
12-14 |
|
第二章 纤维动力学研究 |
14-23 |
|
2.1 单纤维取向的描述 |
14-15 |
|
2.2 单纤维在流场中的运动 |
15-22 |
|
2.2.1 单纤维在三维流场中的运动 |
16-21 |
|
2.2.2 单纤维在二维流场中运动 |
21-22 |
|
2.3 小结 |
22-23 |
|
第三章 平面流场中纤维的运动和取向行为 |
23-36 |
|
3.1 稳态简单剪切流场中纤维的运动和取向 |
23-33 |
|
3.1.1 非周期性运动的纤维粒子 |
25-28 |
|
3.1.2 周期性运动的纤维粒子 |
28-31 |
|
3.1.3 单纤维在剪切流场中的运动轨迹 |
31-33 |
|
3.2 平面拉伸流场中纤维的运动和取向 |
33-36 |
|
第四章 纤维取向分布函数及其演化方程 |
36-45 |
|
4.1 纤维取向分布函数 |
36-37 |
|
4.2 取向分布函数的演化方程 |
37-44 |
|
4.2.1 三维流场中纤维取向分布函数演化方程 |
40-44 |
|
4.2.2 二维流场中纤维取向分布函数演化方程 |
44 |
|
4.3 小结 |
44-45 |
|
第五章 纤维取向分布函数的解析和数值解 |
45-68 |
|
5.1 拉伸流场中取向分布函数的演化方程 |
46-49 |
|
5.2 三维拉伸流场中纤维取向分布函数的解析解 |
49-53 |
|
5.3 简单剪切流场中的取向分布函数的演化方程 |
53-56 |
|
5.4 三维稳态简单剪切流纤维取向分布函数的解析解 |
56-61 |
|
5.5 复杂流场中取向分布函数的有限差分解 |
61-67 |
|
5.6 小结 |
67-68 |
|
第六章 总结与展望 |
68-70 |
|
6.1 总结 |
68-69 |
|
6.2 展望: |
69-70 |
|
参考文献 |
70-74 |
|
附录 |
74-75 |
|
致谢 |
75 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.54156 |
