玻璃鋼拉擠成型過程中其固化度和溫度變化為強(qiáng)耦合關(guān)系。根據(jù)固化動(dòng)力學(xué)和傳熱學(xué)理論，建立了非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與固化動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。通過示差掃描量熱實(shí)驗(yàn)計(jì)算出模型中固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)。采用有限元與有限差分相結(jié)合的方法，依據(jù)AN SYS求解耦合場(chǎng)的間接耦合法編制了計(jì)算程序，對(duì)拉擠工藝不同工況玻璃鋼非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和固化度進(jìn)行數(shù)值模擬。采用特殊設(shè)計(jì)制作的鋁毛細(xì)管封裝的布拉格光柵光纖傳感器屏蔽了荷載效應(yīng)應(yīng)變干擾，對(duì)玻璃鋼溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)：采用索氏萃取實(shí)驗(yàn)測(cè)定玻璃鋼制品固化度。實(shí)驗(yàn)表明，模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。為避開繁多試湊性實(shí)驗(yàn)而進(jìn)行工藝過程優(yōu)化提供理論依據(jù)。

      玻璃鋼拉擠成型工藝是將連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行樹脂浸漬后，通過具有特定截面形狀的模具和固化爐，連續(xù)固化成型，最后截?cái)喑伤栝L(zhǎng)度。拉擠工藝具有可生產(chǎn)任意長(zhǎng)度的異型截面制品、工藝過程連續(xù)、生產(chǎn)率和原材料利用率高等特點(diǎn)。其制品縱向比強(qiáng)度比模量高，在航空航天、建筑、橋梁、石化、體育等方面得到了廣泛應(yīng)用。拉擠工藝的增長(zhǎng)率在近十年來一直位于國(guó)內(nèi)外玻璃鋼各種成型工藝的前列。

      目前玻璃鋼拉擠工藝參數(shù)（加熱溫度、牽引速度等）是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或‘鋱湊性試驗(yàn)’確定。試驗(yàn)周期長(zhǎng)、耗資費(fèi)力，且科學(xué)性不足。優(yōu)化拉擠工藝對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，以及降低能耗至關(guān)重要。對(duì)拉擠工藝過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，可為工藝過程優(yōu)化提供理論依據(jù)，而且經(jīng)濟(jì)快捷。

      玻璃鋼拉擠過程是動(dòng)態(tài)連續(xù)的，包括熱傳導(dǎo)和固化反應(yīng)兩種過程。由于固化動(dòng)力學(xué)方程中含有溫度變量，求固化度時(shí)要求溫度已知；而熱傳導(dǎo)過程中內(nèi)熱源（固化反應(yīng)放熱）又是固化度的函數(shù)，求溫度時(shí)又要求固化度已知。因此，玻璃鋼在拉擠過程中固化度與溫度間是一種強(qiáng)耦合關(guān)系，使求解變得復(fù)雜困難。本文根據(jù)固化動(dòng)力學(xué)和熱傳導(dǎo)理論，建立了非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與固化度動(dòng)力學(xué)模型。通過差示掃描量熱(D SC)實(shí)驗(yàn)得出樹脂固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)。運(yùn)用有限元與有限差分相結(jié)合的方法，依據(jù)AN SYS求解耦合場(chǎng)的間接耦合法，編制了計(jì)算程序，對(duì)拉擠工藝過程不同工況玻璃鋼非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和固化度進(jìn)行數(shù)值模擬。采用專門設(shè)計(jì)制作的鋁毛細(xì)管封裝的布拉格光柵光纖(FB G)傳感器對(duì)玻璃鋼內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CB2576-89采用索氏萃取實(shí)驗(yàn)測(cè)定玻璃鋼制品固化度。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。為取代傳統(tǒng)試湊性試驗(yàn)優(yōu)化玻璃鋼拉擠工藝提供了科學(xué)快捷的理論依據(jù)。

資料下載：   玻璃鋼拉擠工藝過程非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與固化度數(shù)值模擬與試驗(yàn)(2).pdf