随着熔融纺丝加工技术的发展,新材料、新工艺、新产品层出不穷,迫切需要开展系统的、结合实际应用的纺丝成形动力学模型研究,为实际生产加工提供强有力的理论支持。针对目前聚酯熔融纺丝动力学研究缺少系统性、模型参数不完整,无法与纤维的生产过程相结合等缺陷,通过归纳分析现有文献报道的动力学模型,选择具有代表性的参量方程(如本构方程、取向方程、结晶动力学方程等),采用逆向拟合获得参量方程中的未知参数和物性参数,完善了POY熔融纺丝动力学模型,指导了相关产品的工业化生产。采用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta)法,结合Matlab语言进行编程,模拟计算了纺程上各点温度、速度、取向、结晶等的分布。以福建百宏纺丝一部POY熔体直纺涤纶长丝装置为研究对象,最终模拟数值与实际所测数值的误差在10%以内,验证了所建模型的准确性,证明可用于实际加工生产的预测。并探讨了纺丝工艺条件对纤维结构性能的影响：泵供量越小,取向度越大,纤维结晶度也随之上升；随着缓冷区温度的提高,纤维取向度会随之上升,而高取向度的体系在较高的温度易形成晶核,结晶度也随之增加；随着吹风速度的增加,取向度增加,结晶度提高；随着纺丝速度的增加,纤维取向度越大,结晶度也相应增加。基于前人对热辊工艺的研究,在涤纶POY熔融纺丝动力学模型基础上,创建了FDY拉伸热辊模型。利用逆向拟合的方法求取了模型未知参数,模拟计算了FDY工艺流程,模拟结果基本符合生产实际,可用于指导实际生产。探讨了热辊工艺条件对纤维结构的影响：随着第一热辊(GRl)速度增加,纤维取向度和结晶度都降低；随着GR1温度的提高,纤维取向在GR1上的变化不明显,但在第一热辊(GR2)上会明显的提高,纤维结晶度随着GRl温度的上升而增加；随着GR2速度或温度的增加,纤维取向度和结晶度增加。针对前期的模型只能通过纺丝工艺计算纤维结构参数,而无法预测纤维性能,本论文创建了熔融纺丝动力学模型与力学预测模型相结合的熔融纺丝模型,不仅能够反映纺丝过程中的内在机理,而且通过工艺调整能够直接反映出纤维性能的改变,建立了纺丝工艺与纤维性能之间的桥梁。通过纺丝试验及生产现场取样分析,对每一根纤维进行力学性能测试,获得应力-应变(S-S)曲线,在非线性四元件模型的基础上,利用1stOpt软件,采用Levenberg-Marquardt法(LM)与通用全局优化算法(Universal Global Optimization-UGO)相结合的优化算法获取模型中的参数,建立纺丝工艺-结构-性能的定量计算,可用于正常生产过程的工艺优化,为新技术、新产品的开发奠定基础,同时为提升纤维品质提供指导。为了验证模型的普适性以及工程应用能力,以福建百宏纺丝一部L8(规格180dtex/144f的POY涤纶长丝)和纺丝二部L3(规格55dtex/24f的FDY涤纶长丝)为研究对象,最终模拟结果误差控制在10%以内,说明模型具有广泛准确性。针对POY工艺和FDY工艺,分别提高吹风速度和第二热辊的温度,比较调整前后纤维结构和力学性能的差异,发现纤维取向,结晶都呈上升趋势,纤维的强度和伸长都好与工艺调整前,模拟值与实测值不仅趋势一致,并且数值上差别不大,说明具备指导实际生产的能力。