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第1章 绪论1

1.1 聚合物流变学的发展和基本概念2

1.1.1 聚合物流变学的发展史2

1.1.2 聚合物流变学的基本概念3

1.2 流变学研究的意义和内容4

1.2.1 聚合物现代加工成型过程5

1.2.2 流变学研究的具体内容9

1.3 本书的内容框架和学习方法11

第1章练习题14

参考文献15

第2章 流变学的数学物理基础16

2.1 矢量分析16

2.1.1 矢量函数概念17

2.1.2 矢量函数的基本运算18

2.2 二阶张量22

2.2.1 二阶张量的性质22

2.2.2 张量的基本运算24

2.3 流体运动的描述和基本定律26

2.3.1 描述流体运动的基本知识26

2.3.2 传递过程的重要定律和通量32

2.3.3 物理量的质点导数36

2.4 场论概述41

2.4.1 数量场41

2.4.2 矢量场44

2.4.3 张量场52

2.4.4 正交曲线坐标系中场的变化率54

第2章练习题58

参考文献59

第3章 黏性流体动力学问题的数学表述61

3.1 流体运动的形式和本构方程61

3.1.1 流体运动的分类和分解61

3.1.2 力的分类和应力张量68

3.1.3 表述应力与应变关系的本构方程73

3.2 黏性流体流动的控制方程80

3.2.1 工程问题数理模型建立的步骤81

3.2.2 连续性方程83

3.2.3 运动方程88

3.2.4 能量方程94

3.3 控制方程组与定解条件102

3.3.1 黏性流体传递过程的控制方程组102

3.3.2 工程问题的初始条件和边界条件106

第3章练习题110

参考文献112

第4章 聚合物流体的流动特性和影响因素113

4.1 流体的流动特性和分类113

4.1.1 牛顿流体114

4.1.2 非牛顿流体115

4.1.3 黏弹性流体的弹性参数120

4.2 聚合物分子参数和配合剂对熔体流变性的影响123

4.2.1 聚合物相对分子质量及其分布对流体黏度的影响123

4.2.2 分子结构对流体黏度的影响127

4.2.3 配合剂对聚合物流体黏度的影响130

4.3 聚合物加工工艺条件对材料流变性的影响134

4.3.1 温度对流体黏度的影响135

4.3.2 剪切速率对流体黏度的影响140

4.3.3 压力对流体黏度的影响144

第4章练习题146

参考文献147

第5章 流变本构方程149

5.1 黏性流体本构方程的概述149

5.1.1 本构方程的定义和分类150

5.1.2 本构方程的确定和判断150

5.2 黏性流体的本构方程153

5.2.1 广义牛顿流体的本构方程154

5.2.2 黏弹性流体的本构方程160

5.3 本构方程的比较和选择163

5.3.1 本构方程选择的方法和原则163

5.3.2 本构方程特性的比较167

第5章练习题169

参考文献170

第6章 简单截面流道聚合物流体的流动分析171

6.1 流体的压力流动172

6.1.1 平行平板流道流体的压力流172

6.1.2 圆管流道流体的压力流180

6.2 流体的拖曳流动185

6.2.1 两平行板流道流体的拖曳流动185

6.2.2 圆管流道流体的拖曳流动187

6.3 流体的非等温流动190

6.3.1 平行平板流道流体的非等温拖曳流动191

6.3.2 圆柱管流道流体的非等温压力流192

6.4 流体的非稳态流动194

6.4.1 两平行板流道流体的非定常流动195

6.4.2 流体非稳态流动的斯托克斯问题196

第6章练习题202

参考文献203

第7章 聚合物材料典型加工成型过程的流动分析204

7.1 挤出成型过程204

7.1.1 单螺杆挤出过程流体的流动205

7.1.2 机头口模流道物料的流动209

7.1.3 挤出加工熔体流动的不稳定性210

7.1.4 稳定挤出过程的方法217

7.2 注塑成型过程218

7.2.1 注塑成型设备工作原理218

7.2.2 充模压力和制品残余应力的分析221

7.3 压延成型过程226

7.3.1 压延机的基本结构226

7.3.2 辊筒缝隙黏性流体的流动228

7.4 纺丝成型过程232

7.4.1 纺丝成型工艺232

7.4.2 稳态单轴拉伸聚合物的流动235

7.4.3 单轴拉伸黏度的实验测定237

7.4.4 物料的可纺性与分子参数的关系240

7.4.5 拉伸流动的不稳定现象241

第7章练习题243

参考文献244

第8章 流变仪测量的基本原理及其应用245

8.1 流变测量学导论246

8.1.1 流变测量的意义246

8.1.2 流变测量的原理和分类247

8.2 毛细管流变仪249

8.2.1 毛细管流变仪工作原理249

8.2.2 完全发展区流场的分析250

8.2.3 入口区流场的分析和Bagley修正254

8.2.4 出口区流体流动的分析258

8.3 其他类型流变仪的测量原理260

8.3.1 旋转黏度计261

8.3.2 落球式黏度计264

8.3.3 混炼机型转矩流变仪265

8.3.4 聚合物液体的动态黏弹性测量268

8.4 流变测量仪的选择使用和数据处理273

8.4.1 流变测量仪选择使用的基本原则273

8.4.2 流变测试数据的拟合和本构方程的确立278

8.4.3 聚合物的流变主曲线283

第8章练习题286

参考文献287

第9章 聚合物加工成型过程流体流动的数值分析288

9.1 数值模拟聚合物加工成型过程的基础知识289

9.1.1 聚合物常用商业软件和基本结构290

9.1.2 数值模拟聚合物加工成型过程的基本方法294

9.2 聚合物螺杆挤出加工成型过程的数值模拟300

9.2.1 同向旋转双螺杆挤出机聚合物熔体输送的数值模拟305

9.2.2 啮合同向旋转三螺杆挤出机聚合物熔体流动的数值模拟307

9.2.3 机筒销钉单螺杆挤出机混炼段混合性能的数值分析311

9.2.4 左右旋螺筒结构对单螺杆挤出机性能的影响319

9.3 聚合物模具挤出成型过程的数值模拟322

9.3.1 流率和牵引速度对两种聚合物熔体共挤出影响的数值研究325

9.3.2 数值模拟汽车密封圈口模内的非等温流动327

9.3.3 数值模拟硬质聚氯乙烯双螺杆模具挤出过程331

9.3.4 数值研究双螺杆挤出平行孔模具聚合物流场335

9.4 聚合物挤出注塑成型过程的数值模拟338

9.4.1 塑化过程螺杆计量段三维流场的数值模拟340

9.4.2 螺杆转速和机筒温度对加工聚丙烯的影响342

9.5 聚合物挤出吹塑成型过程的数值模拟345

9.5.1 流速和温度对挤出吹塑型坯挤出胀大和垂伸影响的数值研究347

9.5.2 带把手HDPE油桶挤出吹塑型坯壁厚的数值模拟优化350

9.5.3 多层聚合物包装容器吹塑过程的数值研究352

第9章练习题355

参考文献355

第10章 单聚合物复合材料成型制备新技术359

10.1 单聚合物复合材料的研究进展359

10.2 单聚合物复合材料的研发与聚合物流变性能362

10.2.1 基于聚合物熔体过冷性质制备单一聚合物复合材料364

10.2.2 冷模压烧结法制备聚四氟乙烯单聚合物复合材料371

10.2.3 PEN单聚合物复合材料的热压制备工艺与性能375

10.3 单聚合物复合材料注塑成型制备与其性能380

10.3.1 注塑制备聚丙烯单聚合物复合材料381

10.3.2 高密度聚乙烯单聚合物复合材料的注塑工艺387

10.3.3 用低分子量聚丙烯熔融纺丝高强度纤维395

10.4 单聚合物复合材料挤出成型制备与其性能401

10.4.1 挤出辊压制备聚乙烯单聚合物复合材料402

第10章练习题411

参考文献411

附录1 公式表414

附录1.1 不可压缩黏性流体流动微分型控制方程414

附录1.2 简单截面流道流体流动的计算公式417

附录1.3 张量的不变量423

附录1.4 拉普拉斯变换423

附录2 练习题答案426

附录3 物理量符号说明428

附录4 索引430