Characteristics of high-density polyethylene and its properties simulation with use of finite element method

• Autorzy: Klepka T. , Dębski H. , Rydarowski H.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka polietylenu dużej gęstości i symulacja jego właściwości metodą elementów skończonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It the paper, an analysis of strength characteristics of polyethylene products, obtained by different methods of processing was presented, to obtain definite input data for numerical analysis with the use of finite element method (FEM). The dependence of variations of stress and deformation values on the conditions of tests was analyzed using as examples the samples of high-density polyethylene obtained in the technological processes, subjected to the uniaxial tension at a testing machine. Crystallity degree was determined for the samples obtained from extruded or injected products. The changes of internal characteristics of the products were tested in chosen areas of testing samples under influence of external load increasing in time. The results of laboratory tests formed the basis for development of the characteristics of material and values of parameters for numerical models were determined, dependently on the method applied for polymer sample production. The numerical simulations were conducted in linear formulation, being the simplified analysis in the scope of Hooke's law being in force, and also in physically non-linear range, taking into account the real characteristics of plastic during the process of sample loading. The numerical investigations allowed to define the state of strain and stress in the whole sample analyzed dependently on the processing conditions.

PL

W artykule przedstawiono analizę cech wytrzymałościowych wytworów z polietylenu, otrzymanych różnymi metodami przetwórstwa, celem uzyskania określonych danych wejściowych do analizy numerycznej z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES, ang. finite element method). Próbki z polietylenu dużej gęstości poddano jednoosiowemu rozciąganiu z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej i przeanalizowano zmiany wartości naprężenia oraz odkształcenia w zależności od warunków prowadzenia badań. Określono także stopień krystaliczności próbek otrzymanych z wytworu wytłaczanego i wtryskiwanego oraz badano zmiany, pod wpływem narastającego w czasie obciążenia zewnętrznego, cech wewnętrznych wytworu w wybranych obszarach próbek badanych. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych opracowano charakterystyki materiałowe i określono wartości parametrów modeli numerycznych, w zależności od zastosowanej metody wytwarzania próbki. Symulacje numeryczne prowadzono w ujęciu liniowym, stanowiącym uproszczoną analizę w zakresie obowiązywania prawa Hooke'a, jak również w zakresie fizycznie nieliniowym, uwzględniającym rzeczywiste charakterystyki tworzywa w trakcie procesu obciążania próbki. Badania numeryczne pozwoliły na określenie stanu odkształcenia oraz naprężenia w całej próbce w zależności od warunków jej wytwarzania.

Słowa kluczowe

EN

polyethylene; mechanical properties; crystallinity degree; finite element method

PL

polietylen; właściwości mechaniczne; stopień krystaliczności; analiza metodą elementów skończonych

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 9
• Strony: 668--672
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Klepka T.

autor

Dębski H.

autor

Rydarowski H.

• Lublin University of Technology, Department of Polymer Processing, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland,

Bibliografia

• 1. Sikora R.: "Przetwórstwo tworzyw polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i terminologiczne, WPL", Lublin 2006.
• 2. Rydarowski H.: Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2004, 3,100.
• 3. Łaczyński B.: 'Tworzywa wielkocząsteczkowe. Rodzaje i właściwości", WNT, Warszawa 1982.
• 4. Sikora J. W.: Polym. Eng. Sci. 2008,48,1678.
• 5. Kloziński A., Sterzyński T., Samujło B.: Polimery 2009, 54, 57.
• 6. Kowalska B., Samujło B.: Teka Kom. Bud. Ekspl. Masz Elektrotech. Bud. OL PAN, vol. II, Lublin 2008, p. 85.
• 7. Wilkinson W. L.: "Ciecze nienewtonowskie", WNT, Warszawa 1963.
• 8. Wilczyński K.: "Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych", WNT, Warszawa 2001.
• 9. O'Brien K.: "Applications of computer modelling for extrusion and other continuous polymer processes", Hanser Publishers, Munich 1992.
• 10. Klepka T., Ferdynus M.: Teka Kom. Bud. Ekspl. Masz Elektrotech. Bud. OL PAN, vol. II, Lublin 2008, p. 75.
• 11. Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T.: "Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych", OW PW, Wrocław 2000.
• 12. Broniewski T., Kapko J., Płaczek W., Thomalla J.: "Metody i ocena właściwości tworzyw sztucznych", WNT, Warszawa 2000.
• 13. PN-EN ISO 527-1:1998.
• 14. PN-EN ISO 527-2:1998.
• 15. PN-EN ISO 527-3:1998.
• 16. Abaqus /Standard User's Manual version 6.5, Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc. 2005.
• 17. Abaqus Theory Manual version 5.8, Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc. 1998.
• 18. Balcerowiak W.: Polimery 1998,43, 373.