導讀：超高分子量聚乙烯管材在建筑、市政建設、礦山工程、化工冶化、水利工程、油氣集輸?shù)阮I域有著廣泛和重要的應用。隨著使用范圍的日益擴大，人們對管材的質量要求愈來愈高，既要具有良好物理力學性能，還要具有較長的使用壽命。在超高分子量聚乙烯管材的生產(chǎn)中，過去一半采用傳統(tǒng)的支架式機頭，隨著管材管徑的增大和產(chǎn)量的提高，傳統(tǒng)機頭已無法解決熔體

    超高分子量聚乙烯管材在建筑、市政建設、礦山工程、化工冶化、水利工程、油氣集輸?shù)阮I域有著廣泛和重要的應用。隨著使用范圍的日益擴大，人們對管材的質量要求愈來愈高，既要具有良好物理力學性能，還要具有較長的使用壽命。在超高分子量聚乙烯管材的生產(chǎn)中，過去一半采用傳統(tǒng)的支架式機頭，隨著管材管徑的增大和產(chǎn)量的提高，傳統(tǒng)機頭已無法解決熔體流動不均和熔接痕等問題。對于高質量大口徑超高分子量聚乙烯管材的生產(chǎn)，有一種螺旋芯棒式機頭可以達到相關要求。自從Procter首次報道分析熔體在螺旋芯棒擠出機頭內流動的簡化方法以來，許多學者采用不同方法分析和模擬了螺旋芯棒式機頭內的熔體流動。各種流動過程也越來越接近真實情況。
    在聚合物加工成型中，引入振動力場地研究逐漸成為熱點之一。包括電磁動態(tài)塑化擠出機與普通擠出機相比具有優(yōu)異的性能，振動力場地引入具有降低能耗、降低熔體黏度、提高制品性能和混煉效果好等優(yōu)點。
    因此，研究振動力場作用下聚合物熔體在機頭內的速度、壓力、剪切速率、黏度等流場分布規(guī)律以及熔體對振動立場的響應具有重要的意義。但是聚合物熔體內部的流動狀況，但是聚合物熔體內部的流動狀況很難用實驗方法測得。使用一些程序軟件，可以對振動立場的作用下螺旋芯棒式管材擠出機頭熔體流動特性進行數(shù)值模擬，為深入研究聚合物動態(tài)成型機理、優(yōu)化聚合物振動擠出成型工藝參數(shù)和振動擠出成型機頭結構參數(shù)提供理論基礎和依據(jù)。
    振動立場改變了聚合物熔體的流變行為，使熔體的流動特性發(fā)生改變。由于在高分子熔體流動過程中疊加振動力場后，振動對流場不斷生產(chǎn)的瞬時擠壓和釋放作用，有效地促進了高分子解纏和取向，減小了分子鏈段之間的摩擦阻力。大分子鏈的解纏和取向降低了聚合物熔體流動時的阻力，宏觀上表現(xiàn)為熔體黏度降低。熔體黏度的減小，使熔體通過機頭的阻力減小，使機頭的阻力減小，即機頭的壓力降低。熔體速度基本不變，分析其原因，是因為熔體速度平均值取的是Z=214mm界面的速度平均值，由施加的邊界條件可知，機頭入口體積流率是不變的，即一個振動周期內Z=214mm面內平均體積流率也是不變的，故該截面上的速度平均值也是不變的，故該截面上的速度平均值也是不變的。
    基于電腦軟件，包括建立數(shù)據(jù)模型分析，隨振動立場的引入，流道內熔體的剪切速率、黏度、剪切應力、壓力和速度等呈周期性規(guī)律變化。另一方面，隨著振動頻率或振幅的增加，流場的剪切速率平均值有一定程度的增加，而流場地剪切速率平均值、剪切應力平均值和壓力平均值均有一定程度的下降。

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振動立場下螺旋芯棒式管材機頭內熔體流動探討