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