使用ansys模擬連續碳纖維增強的聚合物線束由噴嘴擠出的過程,求教一個好的思路?
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問題描述:下圖灰色部分為噴嘴,黑色的線是連續碳纖維增強的聚合物(聚合物是PLA)。藍色是熱板。噴嘴速度向右5mm/s,黑線速度向下,經過噴嘴鋪到熱板上。
黑線受到四個力的作用。粘滯力Fv—因為噴嘴溫度高,黑線中摻雜的聚合物會融化,與壁面接觸導致有粘滯力的產生;燙平力FI—噴嘴與熱板的距離是比黑線的直徑要小的,因此會壓著黑線,使其由圓變扁;牽引力T—大約在0.5-1N間變化,黑線鋪在熱板上后就黏在上面產生的;正壓力FN—熱板對黑線的壓力。
已知的量有牽引力T,在0.5-1N之間變化。黑線的直徑0.4mm,熱板與噴嘴的距離0.15mm,可認為經過噴嘴后的黑線也被壓成了0.15mm的矩形截面。噴嘴的移動速度5mm/s。黑線完全依靠牽引力T的拉力和噴嘴的移動,從而鋪在熱板上。黑線由1000根碳纖維和聚合物組成,即碳纖維線束,碳纖維之間的空間被聚合物填滿。
我的終極目標是,模擬這1000根碳纖維絲在經過噴嘴的整個過程中的移動變形,以及聚合物的變化。但現階段,我想先通過仿真確認黑線和噴嘴壁到底有多少是接觸到的。因為在我的想象中,黑線與壁面的接觸,應該越靠下越緊實。我的想法是建立模型,模型中黑線是直的,黑線先視作一個整體,不考慮其中的1000根絲。然后通過施加向左的力讓黑線彎曲成90°,變為圖上的狀態,但這樣又不太合理,無法模擬出噴嘴向右移動和牽引力T的共同作用,不知道各位有沒有什么好的建議?

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