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第一章 明胶概述 1

1.1 凝胶介绍 1

1.2 明胶物理凝胶 5

1.3 明胶凝胶化研究 8

1.3.1 明胶凝胶化的理论研究 8

1.3.2 明胶凝胶化的实验研究 14

1.3.3 明胶凝胶化的数值模拟研究 18

1.4 明胶研究的发展方向 19

第二章 明胶凝胶化转变动力学理论 23

2.1 引言 23

2.2 凝胶化动力学介绍 23

2.3 明胶凝胶化转变动力学研究 23

2.4 小结 30

第三章 明胶凝胶化转变结构参数的计算 32

3.1 引言 32

3.2 三螺旋转化率的离散计算 32

3.3 交联密度的离散计算 34

3.3.1 交联密度增量的定义 34

3.3.2 全量交联密度的计算 35

3.4 三螺旋长度分布的离散计算 36

3.4.1 三螺旋长度分布密度函数的建立 36

3.4.2 平均三螺旋长度的计算 37

3.5 小结 38

第四章 明胶凝胶化转变性能参数的计算 41

4.1 引言 41

4.2 明胶光学性能参数的计算 42

4.2.1 偏振光与旋光性 42

4.2.2 明胶比旋光度的计算 43

4.3 明胶凝胶点的判定计算 44

4.4 明胶力学性能参数的计算 45

4.5 明胶光学和力学性能之间的联系 47

4.6 小结 47

第五章 基于有限元理论的温度场数值模拟 50

5.1 引言 50

5.2 温度场控制方程与边界条件 51

5.2.1 温度场基本控制方程的推导及数值处理 51

5.2.2 传热边界条件的处理 53

5.3 温度场的离散及插值函数的计算 55

5.4 单元变分计算 59

5.4.1 内部单元和第一类边界单元的变分计算 59

5.4.2 第二类边界单元的变分计算 62

5.4.3 第三类边界单元的变分计算 65

5.4.4 第四类边界单元的变分计算 66

5.5 总体合成计算 68

5.5.1 平面温度场总体合成公式的推导 68

5.5.2 基于向后时间差分法的瞬态温度场的有限元求解 71

5.6 小结 71

第六章 凝胶有限元模拟实施及关键技术 73

6.1 引言 73

6.2 算例模型 73

6.3 凝胶化转变域离散的方法与准则 74

6.4 有限元模拟的过程 77

6.5 有限元模拟的具体步骤 80

6.6 若干关键初边值条件的确定 81

6.6.1 传热边界条件的确定 82

6.6.2 明胶初始浓度的选取 82

6.6.3 凝胶化温度的选取 83

6.6.4 明胶等压比热容的确定 84

6.6.5 明胶导热系数的确定 85

6.6.6 对流换热系数的确定 85

6.6.7 性能计算中流变指数和指前因子的确定 86

6.7 明胶凝胶化转变有限元程序的开发 87

6.8 小结 88

第七章 模拟结果的实验验证及算例分析 90

7.1 引言 90

7.2 模拟的实验验证 90

7.3 算例模拟与讨论 94

7.3.1 凝胶化工艺参数的影响分析 95

7.3.2 交联结构参数的演化对比 97

7.3.3 光学性能参数的计算结果 104

7.3.4 力学性能参数的计算结果 104

7.3.5 光学和力学性能之间的关系 107

7.4 初始浓度变化及对流换热系数变化 108

7.4.1 明胶交联密度的影响分析 108

7.4.2 明胶储能剪切模量的影响分析 112

7.4 小结 115

第八章 结论与展望 117

8.1 结论 117

8.2 展望 120

参考文献 123