[发明专利]一种基于Benbow-Bridgwater模型的三点法表征挤出压力的方法

摘要

本发明公开了一种挤出压力的表征方法，具体是一种基于Benbow‑Bridgwater模型的三点法表征挤出压力的方法，其步骤主要包括(1)三点试验获取挤出压力值Pi，(2)计算当喷嘴长径比等于零时的平均挤出压力P0，(3)获取三点法表征挤出压力的分析模型。挤出压力表征是材料挤出技术能否成功实现的最为关键的因素之一，传统的表征方法采用单点法估算当喷嘴长径比等于零时的挤出压力值，导致误差较大。本发明针对传统表征方法精度较低，不利于材料挤出系统及工艺参数优化、影响挤出精度等问题，提出一种简单、方便、实用的三点法表征挤出压力的方法，提高了挤出压力表征精度，可以作为挤出压力表征的一般方法。

主权项

一种基于Benbow‑Bridgwater模型的三点法表征挤出压力的方法，所述的Benbow‑Bridgwater模型的挤出压力公式为其中，P表示挤出压力值，D0表示盛装糊剂材料的桶的直径，L和D表示喷嘴(或毛细管)的长度和直径，f(V)表示糊剂材料在挤出压力作用下从盛装桶流向毛细管这段过程中与糊剂的挤出速度(V)相关的函数，g(V)表示糊剂在挤出压力作用下在毛细管中流动并从喷嘴口挤出的这段过程中与糊剂的挤出速度(V)相关的函数，其特征在于，它是按下列步骤进行：(1)三点试验获取挤出压力值PiS1：分别用三种不同长径比(L/D)的喷嘴以同样的挤出速度(V)进行挤出试验，获取在稳定状态下的挤出压力值Pi(i＝1，2，3)；(2)计算当喷嘴长径比等于零时的平均挤出压力P0S2：建立平面xoy坐标系，其中，x坐标轴表示喷嘴的长径比(L/D)，y坐标轴表示挤出压力P，挤出压力值Pi在平面xoy坐标系中按照x坐标轴的大小顺序排列，分别表示为P1(x1，y1)，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)；连接P2、P1点并延长P2P1与y坐标轴相交，得到交点P012(0，y012)，连接P3、P1点并延长P3P1与y坐标轴相交，得到交点P013(0，y013)，连接P3、P2点并延长P3P2与y坐标轴相交，得到交点P023(0，y023)，根据几何学原理，可以得到以下公式：x1x2=y1-y012y2-y012---(1)]]>公式(1)经过数学变换后，得到公式(2)：y012=x2y1-x1y2x2-x1---(2)]]>同理可以得到以下公式：y013=x3y1-x1y3x3-x1---(3)]]>y023=x3y2-x2y3x3-x2---(4)]]>S3：于是，可以得到当喷嘴长径比等于零时的平均挤出压力P0为：P0=P012+P013+P0233=y012+y013+y0233LD=0---(5)]]>(3)获取三点法表征挤出压力的分析模型S4：将公式(5)带入到Benbow‑Bridgwater模型中，得到在一定的挤出速度(V)下的平均f(V)值，如公式(6)所示：f(V)=P02ln(D0D)---(6)]]>S5：将三种不同长径比(L/D)试验得到的Pi值带入到Benbow‑Bridgwater模型中，得到gi(V)值，如公式(7)所示：gi(V)=Pi-P04(LD)i,i=1,2,3---(7)]]>S6：平均三次gi(V)值，得到在一定的挤出速度(V)下的平均g(V)值，如公式(8)所示：g(V)=13Σi=13gi(V)---(8)]]>S7：以至少三种不同的挤出速度重复所述的S1‑S6步骤，得到不同挤出速度下的离散数据集f(V)和g(V)；S8：基于最小二乘法理论，获得S7步骤所述的离散数据集f(V)和g(V)在任意挤出速度(V)时的逼近函数fh(V)和gh(V)，带入到Benbow‑Bridgwater模型中，如公式(9)所示：P=fh(V)2ln(D0D)+gh(V)4(LD)---(9)]]>从而得到挤出压力与挤出速度以及挤出器结构之间的函数关系，获得三点法表征挤出压力的分析模型，用于挤出压力的表征以优化挤出系统及工艺参数。