Wykorzystanie modelu plastyczności Argona do prognozowania właściwości wytrzymałościowych tworzywa epoksydowego EPYŽ

• Autorzy: Urbaniak M.

Warianty tytułu

EN

The Argon's model applied to forecasting of the EPYŽ epoxy material strength properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obiektem badań, przedstawionych w tej pracy, było specjalne tworzywo epoksydowe o nazwie handlowej EPY*, stosowane na podkładki fundamentowe maszyn i urządzeń okrętowych, a ostatnio także wielu innych ciężkich maszyn i urządzeń lądowych. Celem badań było sprawdzenie możliwości wykorzystania znanej teorii deformacji plastycznej Argona do oceny i prognozowania właściwości wytrzymałościowych badanego tworzywa jako materiału przeznaczonego na podkładki fundamentowe maszyn i urządzeń okrętowych, gdzie temperatura ich pracy może sięgać 80 °C. Realizację tego celu osiągnięto poprzez eksperymentalne badania procesu dotwardza-nia tworzywa oraz statyczne próby jego ściskania w zakresie temperatur od 23 do 100 °C. Badania procesu dotwardzania tworzywa przeprowadzono metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Wyniki badań obrazują termogramy przedstawione na rys. 2. Próby ściskania w temperaturach od 23 do 100 °C przeprowadzono na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej INSTRON model 8501 Plus, przy standardowej szybkości odkształcania 0,208 min ' (prędkości posuwu tłoka maszyny wytrzymałościowej 1,3 mm/min). Wyznaczone charakterystyki ściskania oraz wartości wskaźników wytrzymałościowych w funkcji temperatury przedstawiono na rys. 1, 3 i 4. Analiza uzyskanych wyników wykazała, że proces uplastycznienia badanego tworzywa, w zakresie temperatur do 80 °C, odbywa się zgodnie z teorią Argona (rys. 5 i 6). Umożliwiło to wyznaczenie wartości parametrów modelu Argona dla badanego tworzywa, a także związanych z tym modelem wartości parametrów molekularnych (tabela 1). Dobra zgodność wyników obliczeń i badań eksperymentalnych umożliwia praktyczne wykorzystanie uzyskanego równania Argona (8) dla tworzywa EPY* do oceny i prognozowania jego właściwości wytrzymałościowych w funkcji temperatury, w rozpatrywanym przedziale temperatur (23-^80 °C), istotnym dla stosowania badanego tworzywa jako materiału podkładek fundamentowych maszyn i urządzeń okrętowych.

EN

The object of the investigations described in this article was a special epoxy material, known under its trade name EPYŽ, which is applied to foundation chocks of ships' machinery and installations, and lately also in many other heavy land-based machines. The aim of the presented studies was to verify the possibilities of applying the Argon's theory on plastic deformation for valuation and forecasting of the strength properties of the EPY* material treated as a structural material used for ship's machinery foundation chocks, where its operating temperature can reach 80 °C. The aim was achieved by means of experimental investigations on the postcuring process of the material and its static tests of compression in the temperature range from 23 to 100 °C. The postcuring process of the material was investigated using DSC method. The obtained DSC thermograms are shown in Figure 2. The compression tests in the temperature range from 23 to 100°C were determined by means of a computerized testing machine INSTRON 8501 Plus at standard strain rate of 0.208 min-' (i.e. crosshead speed of the testing machine of 1.3 mm/min). The compression characteristics and the values of strength parameters vs. temperature determined in this way are presented in Figures 1, 3 and 4. The analysis of the obtained results proved that the plasticizing process of the investigated material in the temperature range up to 80 °C occurs according to the Argon's theory (Figs. 5 and 6). It makes it possible to determine the values of the Argon's model parameters and relevant molecular parameters for the investigated material (Table 1). The results of the tests proved to be in good fit with the results calculated using the obtained Argon equation (8) for the EPY* material which makes it possible to verify and forecast its strength properties vs. temperature in the range applied to the investigated material treated as a structural material used for foundation chocks of ships' machinery and installations.

Słowa kluczowe

PL

tworzywo epoksydowe; właściwości wytrzymałościowe; plastyczność Argonu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 1
• Strony: 26--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Urbaniak M.

• Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny Politechniki Szczecińskiej,

Bibliografia

• [1] Eyring H.: Viscosity, plasticity, and diffusion as examples of absolute reaction rates, J. Chem. Phys., 1936, 4, 283÷291
• [2] Bowden P. B.: The yield behaviour of glassy polymers, edited by Howard R.H., Applied Science Publishers, London 1973, 279÷339
• [3] Bowden P. B., Raha S.: A molecular model for yield and flow in amorphous glassy polymers making use of a dislocation analogue, Phil. Mag., 1974, 29, 149÷166
• [4] Argon A. S.: A theory for the low-temperature plastic deformation of glassy polymers, Phil. Mag., 1973, 28, 839÷865
• [5] Argon A. S., Bessonov M. I.: Plastic flow in glassy polymers, Polym. Eng. Sci., 1977, 17, 174÷182
• [6] Argon A. S., Bessonov M. I.: Plastic deformation in polyimides with new implications on the theory of plastic deformation of glassy polymers, Phil. Mag., 1977, 35, 917÷933
• [7] Yamini S., Young R. J.: The mechanical properties of epoxy resins. I. Mechanisms of plastic deformation, J. Mater. Sci., 1980, 15, 1814÷1822
• [8] Cook W. D., Mayr A. E., Edward G. H.: Yielding behaviour in model epoxy thermosets. II. Temperature dependence, Polymer, 1998, 39, 3725÷3733
• [9] Abbdate M., Martuscelli E., Musto P., Ragosta G.: A polymer network of unsaturated polyester and bismaleimide resins: Yielding and fracture behaviour, Die Ang. Makromol. Chemie, 1996, 241, 11÷29
• [10] Grudziński K., Jaroszewicz W.: Posadawianie maszyn i urządzeń na podkładkach fundamentowych odlewanych z tworzywa EPY, Wydawnictwo ZAPOL, Szczecin 2005, 19÷32
• [11] Raghava R., Caddell R. M., Yeh G. S.: The macroscopic yield behaviour of polymers, J. Mater. Sci., 1973, 8, 225÷232
• [12] Karkanas P. I., Partridge I. K.: Cure modelling and monitoring of epoxy/ amine resin systems. II. Network formation and chemoviscosity modelling, J. Appl. Polym. Sci. 2000, 77, 2178÷2188
• [13] Urbaniak M., Grudziński K.: Wpływ szybkości odkształcania na charakterystyki mechaniczne tworzywa epoksydowego EPY poddanego obciążeniom ściskającym, Kompozyty, 2006, 4, 24÷28
• [14] Ashby M. F., Jones D. R.: Materiały inżynierskie. Kształtowanie struktury i właściwości, dobór materiałów, tom 2, WNT Warszawa 1996, 290÷309
• [15] Brown N.: The relationship between yield point and modulus for glassy polymers, Mater. Sci. Eng., 1971, 8, 69÷73
• [16] Padmanabhan K.: Time – temperature failure analysis of epoxies and unidirectional glass/epoxy composites in compression, Composites: Part A, 27A, 1996, 585÷596
• [17] Yamini S., Young R. J.: Stability of crack propagation in epoxy resins, Polymer, 1977, 18, 1075÷1080