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1、浙江大学化学工程与生物工程学系硕士学位论文PET饮料瓶成型过程仿真及系统开发姓名：张召翠申请学位级别：硕士专业：化工过程机械指导教师：郑水英20100127浙江大学硕士学位论文摘要注射拉伸吹塑是仅次于注射成型和挤出成型的第三大塑料成型方法，广泛的应用于P E T 饮料瓶的成型过程。其成型过程及其复杂，极大的影响吹塑成型瓶的机械性能及生产成本。因此，国内外学者一直通过各种方法来研究P E T 饮料瓶的成型过程，力图对拉伸吹塑阶段和冷却固化阶段进行完善的分析，并根据仿真结果对该过程进行优化。本论文首先对所使用的材料P E T 进行了介绍，并说明了拉伸吹塑的原理。给出了拉伸吹塑阶段和冷却固化阶段的控
2、制方程和粘度模型，详细介绍了建立包括模具、拉伸杆和瓶坯的有限元模型的过程，以及求解拉伸吹塑问题的数学模型的方法。使用P O L Y F L O W 软件对P E T 瓶成型过程中的拉伸吹塑阶段和冷却固化阶段进行了仿真，分析了工艺条件、瓶坯结构类型、网格密度等对成型瓶厚度分布的影响。本文对冷却的分析从拉伸过程开始，能更真实的反映冷却过程中成型瓶的温度变化情况，并分析了瓶坯初始温度分布对成型瓶厚度的影响。对比了正锥形瓶坯和倒锥形瓶坯成型过程中的变形和对成型瓶厚度的影响。从理论和仿真的角度，分析了成型过程中的应力情况，解释了瓶坯变形的原因。结合仿真的结果和计算中出现的问题，总结了影响P E T 瓶性
3、能的原因。结合有限元分析的结果和理论指导，进行了成型过程的优化。为了方便优化过程中大量的有限元模型建立，对P E T 饮料瓶开发了参数化建模的方式。分别使用遗传算法和p a r i s o np r o g r a m m i n g 方法对瓶坯结构和工艺条件进行了优化。本文的优化结果对实际生产也有一定的指导意义。最后，将对P E T 饮料瓶的分析过程及优化分析结果，使用v C + + 语言开发成P E T 饮料瓶设计仿真分析系统软件平台，并建立了完善的数据库管理系统，该系统可以很好的应用于工程实际。关键字：P E T 拉伸吹塑，冷却固化，P O L Y F L O W ，遗传算法，仿真分析系
4、统I I浙江大学硕七学位论文A b st r a c tI n j e c t i o ns t r e t c h - b l o wm o l d i n gm e t h o di st h et h i r dm a i nm e t h o df o rp l a s t i cf o r m i n g ，a n di ti sw i d e l yu s e dt om a k eP E Td r i n k i n gb o t t l e s I t sf o r m i n gp r o c e s si sS Oc o m p l i c a t e dt h a tb
5、o t ht h em a n u f a c t u r i n gc o s ta n db o t t l ep e r f o r m a n c ea r ea f f e c t e d T h u s ，t h ee ) 【p e r t sa th o m ea n da b r o a dh a v e b e e ns t u d y i n gt h es t r e t c h - b l o wa n dc o o l i n gp r o c e s st h r o u g hm a n ym e t h o d s ，S Ot h a tt h eo p t i
6、 m i z a t i o nC a nb ef i n i s h e da c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o nr e s u l t s F i r s t l y ，P E Tm a t e r i a la n dp r i n c i p l eo fs t r e t c h b l o wm o l d i n gw e r ei n t r o d u c e d C o n t r o le q u a t i o n s ，v i s c o s i t ym o d e l so fs t r e t c h - b l
7、 o wm o l d i n gp h a s ea n dc o o l i n gc u r i n gp h a s e w e r eg i v e n D e t a i lp r o c e s so fF E Mb u i l d i n go fm o l d ，s t r e t c h i n gr o d ，p e r f o r ma n dm e t h o d st os o l v es t r e t c h b l o wm o l d i n gm o d e lw e r ei n t r o d u c e d P O L Y F L O Ws o f
8、 t w a r ew a su s e dt os i m u l a t es t r e t c h b l o wm o l d i n gp h a s ea n dc o o l i n gc u r i n gp h a s eo fP E Tb o t t l ef o r m i n gp r o c e s s I t sa n a l y s i sw e r ea b o u ti n f l u e n c e so nb o t t l et h i c k n e s sd i s t r i b u t i o no fp r o c e s sc o n d
9、i t i o n s ，p r e f o r ms t r u c t u r e够p ea n dm e s hg r i d ，e t c O ft h a t ，t h ea n a l y s i so nc o o l i n gp r o c e s ss t a r t e d 谢t l lt h es t r e t c h T h es i t u a t i o no ft e m p e r a t u r ec h a n g ec a nb er e f l e c t e dt r u l y T h ei n f l u e n c eo ft h ei n
10、i t i a lt e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o no nb o t t l et h i c k n e s sw a sa n a l y s i z e d C o m p a r i s o nw a sm a d ea b o u td e f o r m a t i o na n di n f l u e n c e so nb o t t l et h i c k n e s so fp o s i t i v ec o n ea n dn e g a t i v ec o n ep r e f o r m F r o mt
11、h ev i e wo ft h e o r ya n ds i m u l a t i o n ，s t r e s ss i t u a t i o no fm o l d i n gp h a s eW a sa n a l s i z e da n dr e a s o n so fp r e f o r md e f o r m a t i o nw e r eg i v e n C o m b i n e dw i t hs i m u l a t i o nr e s u l t sa n dp r o b l e m s ，f a c t o r st h a ti n f l
12、 u e n c e dp e r f o r m a n c eo fP E Tb o t t l ew e r es u m m a r i z e d B a s e do nr e s u l t so fF E Ma n dt h e o r y , o p t i m i z a t i o no ff o r m i n gp r o c e s sW a si m p l e m e n t e d G e n e t i ca l g o r i t h ma n dp a r i s o np r o g r a m m i n gw e r eu s e dt oo p
13、t i m i z es t r u c t u r eo fp r e f o r ma n dp r o c e s sc o n d i t i o n s O p t i m i z a t i o nr e s u l t sc o u l db eu s e dt og u i d ea c t u a lp r o c e s s A tl a s t ，V C + + 6 0W a su s e dt od e v e l o ps o f t w a r ef o rP E Tb o t t l es i m u l a t i o na n da n a l y s i s
14、b a s e do na b o v es i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o nr e s u l t s D a t a b a s eW a se s t a b l i s h e d T h i ss y s t e mc a nb eu s e di np r a c t i c ep e r f e c t l y I I l浙江大学硕士学位论文K e y w o r d s ：P E Ts t r e t c h b l o wm o l d i n g ，c o o l i n gc o v i n g ，P O L Y
15、F L O W ，F E M ，g e n e t i ca l g o r i t h m , s i m u l a t i o na n da n a l y s i ss o f t w a r eI V浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝江盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：涨召翠签字日期：2 咖年弓月7 日学位论
16、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解澎姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：族召签字日期：2 _ o l o 年3 月翠? 日日浙江大学硕士学位论文致谢在我的论文完成之际，首先衷心感谢导师郑水英教授。在攻读硕士学位期间，郑老师在科研和生活方面给了我极大的关心和耐心。由于实际经验较少，论文的顺利完成离不开郑老师的耐心指导，是她给我指明了论文的方向，帮助我制订了详细的计划，使我的论文能如期完成。她渊博的专业知识、高尚的人格、严谨的治学态度、质朴的生活作风、平易近人的处事方式都给我带来了深刻的影响，无时无刻不在鞭策并感动着我。同时还要感谢化机所的的各位老师，你们对我学业、生活、工作上的教导和帮助，我将永记于心。感谢中国矿业大学过程装备与控制工程的所有老师，你们的指导与帮助，使我积累了扎实的专业基础知识，给了
