管材是重要的工程材料之一,塑料管材又以其优良的耐腐蚀性、安装便捷等特性广泛地应用于各种工程之中。同时由于塑料管材基体材料、辅助材料、成型工艺、成型设备及应用目的不同,形成品种繁多、性能各异、价格差异巨大的产品体系。为研制力学性能优良、工艺相对简单、成本低廉的管材品种,本文对芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配管材挤出机头进行了研究。主要完成工作如下:1.基于对玻璃纤维的性能和玻璃纤维增强塑料的实验数据,介绍了影响纤维增强热塑性塑料的强度条件及纤维与基体界面的因素;分析了玻璃纤维增强塑料的增强机理。2.介绍了一般塑料管材成型过程和常用各形式机头,阐述了塑料管材强度的特点,即分子取向对强度的影响和内压作用下管材的径向、周向、轴向应力分布情况,得出塑料压力管道的强度主要由圆周方向所控制,提高其强度要在圆周方向增强。3.设计了长玻纤维螺旋在线复配塑料管材挤出机头,并申报国家专利。其主要特征是,安装在现有通用的挤出机上,使用普通的聚合物颗粒,在其塑化熔融后在线混合入一定长度的玻璃纤维,并使得熔体分子和玻璃纤维沿所挤出圆形管材的管壁螺旋取向,生产出强度更高的管材,满足工程实际的需要。4.基于对Poiseuille流动和Couette流动的分析,推导出芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配管材挤出机头中混合熔体螺旋流速度场的解析表达式。再引入无量纲量进行简化,以牛顿流体的解为初解,利用罗伯逊迭代法对简化的偏微分方程进行数值求解,得出算例的速度场曲线。5.在建立机头内熔体流动方程的基础上,进行了整体数值模拟算法分析。同时利用ANSYS程序,对芯棒旋转式新型机头内流场进行模拟计算,得出各关键截面速度的矢量图等,证明这种新型机头的设计基本上是可行的,为进一步实体研制提供了理论依据。