使用ansys模拟连续碳纤维增强的聚合物线束由喷嘴挤出的过程,求教一个好的思路?
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问题描述:下图灰色部分为喷嘴,黑色的线是连续碳纤维增强的聚合物(聚合物是PLA)。蓝色是热板。喷嘴速度向右5mm/s,黑线速度向下,经过喷嘴铺到热板上。
黑线受到四个力的作用。粘滞力Fv—因为喷嘴温度高,黑线中掺杂的聚合物会融化,与壁面接触导致有粘滞力的产生;烫平力FI—喷嘴与热板的距离是比黑线的直径要小的,因此会压着黑线,使其由圆变扁;牵引力T—大约在0.5-1N间变化,黑线铺在热板上后就黏在上面产生的;正压力FN—热板对黑线的压力。
已知的量有牵引力T,在0.5-1N之间变化。黑线的直径0.4mm,热板与喷嘴的距离0.15mm,可认为经过喷嘴后的黑线也被压成了0.15mm的矩形截面。喷嘴的移动速度5mm/s。黑线完全依靠牵引力T的拉力和喷嘴的移动,从而铺在热板上。黑线由1000根碳纤维和聚合物组成,即碳纤维线束,碳纤维之间的空间被聚合物填满。
我的终极目标是,模拟这1000根碳纤维丝在经过喷嘴的整个过程中的移动变形,以及聚合物的变化。但现阶段,我想先通过仿真确认黑线和喷嘴壁到底有多少是接触到的。因为在我的想象中,黑线与壁面的接触,应该越靠下越紧实。我的想法是建立模型,模型中黑线是直的,黑线先视作一个整体,不考虑其中的1000根丝。然后通过施加向左的力让黑线弯曲成90°,变为图上的状态,但这样又不太合理,无法模拟出喷嘴向右移动和牵引力T的共同作用,不知道各位有没有什么好的建议?