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原文传递汽车内饰材料成型过程的流变特性研究

论文题名：	汽车内饰材料成型过程的流变特性研究
关键词：	汽车内饰材料;非牛顿流体;成型过程;流变特性;气泡运动
摘要：	聚氨酯因其重量轻、强度高、耐高温、成本低等优点成为汽车内饰材料的选择，被应用在仪表盘、坐垫、门内板和扶手及方向盘等部位。因其应用的位置不同，对聚氨酯材料的性状要求也存在差异，总体而言都要求聚氨酯材料具有较好的流动性。然而，聚氨酯材料的力学特性及理化性能受成型工艺影响，易产生气穴、褶皱、翘曲、反应不全等多种缺陷，严重影响产品质量。因此必须对聚氨酯成型过程中的流变性能进行研究，为改进生产工艺、提高产品质量提供理论依据。　　本文以聚氨酯材料注射成型过程为研究对象，分析探讨非牛顿流体在特定管道中的流变特性，具体内容包括: 　　(1)利用可以计算流体力学的FLUENT软件，模拟非牛顿流体在特定管道中的流动，对其在管内的流变特性及气泡运动进行研究。通过对管道的数值模拟，得到了流体在管道内部与出口处的速度场、压力场分布等。模拟结果表明聚氨酯溶液在管内流动过程中，其在各出口处的压力分布呈现偏心圆状分布，且偏心移动方向与流体前进方向相反;同时，各出口处的速度分布大致呈现同心圆状分布。　　(2)通过实验研究了聚氨酯溶液在一端封闭且管壁开有一排均匀分布的小孔的圆管中的流动状况，实验结果显示:在相同工况条件下，当改变出口孔距时，流体出口速度随孔距的增大而增大;在相同工况条件及孔径较小时，改变出口处孔径，流体出口速度随孔径的增大而减小;与模拟结果一致。　　(3)基于流体压降变化，对聚氨酯流变特性进行研究。研究发现:在相同工况条件下，在流体注入流道至充满流道的过程中流体压降随时间变化波动剧烈;在流体充满流道后的运动过程中，流体压降基本随时间做周期运动。然后对聚氨酯流体以不同流量注入流道的流体压降变化进行研究，其次对不同浓度聚氨酯流体流动过程中的压降变化进行研究，再对流道出口处不同孔径、不同孔距对流体流动过程中的压降变化进行研究。研究表明:非牛顿流体在管道流动过程中，流体压降随流体流量的增大而增大;压降随流体粘度的增大而增大且成非线性增长关系;在相同工况条件下，流体压降随孔径和孔距增大而增大。　　(4)基于气泡在聚氨酯流体中的生成运动进行研究分析，探讨气泡生成体积与形变变化，分析聚氨酯的流变特性，结果发现:气泡在浓度越高的聚氨酯流体中，其生成的体积越小，即流体的粘度越大，在该流体中的气泡生成体积越小。气泡在流体中的运动主要受液相速度影响。气泡从生产到分离的时间和分离时体积的大小都与流体的粘度有关，流体粘度越高，气泡在该流体中分离时间越长。气泡生成的最初阶段纵横比随着流体浓度的增大而减小，气泡生成后期纵横比的增长速度随流体溶液浓度的增大而减小。随着气泡生成运动的进行，可以发现气泡纵横比的增长速度均变缓，其中浓度为10％的聚氨酯溶液中的气泡纵横比增长速度最慢。
作者：	茅艾婷
专业：	车辆工程
导师：	刘冬稔;夏园
授予学位：	硕士
授予学位单位：	扬州大学
学位年度：	2023