Modelowanie numeryczne i ocena naprężeń własnych w rurach wytłaczanych z polimerów krystalicznych

• Autorzy: Pusz A.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling and evaluation of residual stresses in pipes extruded of semicrystal polymers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W zależności od właściwości termicznych i mechanicznych polimeru, w ściance rury po zestaleniu obecne są naprężenia własne obwodowe i wzdłużne rozciągające na powierzchni wewnętrznej oraz obwodowe i wzdłużne ściskające na powierzchni zewnętrznej. Wartości tych naprężeń wpływają w sposób istotny na stan graniczny rury podczas próby szczelności i dalszej eksploatacji rurociągu. Możliwe jest modelowanie stanu naprężeń na podstawie wybranych właściwości polimeru i parametrów wytłaczania. W pracy przedstawiono termomechaniczny model procesu zestalania polimeru podczas kalibrowania rury, który umożliwia wyznaczenie temperatury i naprężeń na grubości ścianki w funkcji czasu dla założonych warunków początkowych, brzegowych oraz właściwości termicznych polimeru. Analizę przeprowadzono dla polietylenu dużej gęstości. Symulacja komputerowa ułatwia analizę stanu naprężenia i pozwala ocenić jego wpływ na stan struktury, przez co stanowi dodatkowe narzędzie rozpoznawania procesów determinujących właściwości eksploatacyjne rur z polimerów krystalicznych.

EN

The thermomechanical model of the solidification process during the calibration of pipes makes it possible to determine temperatures and stresses across the wall thickness, as a function of time for predetermined initial and boundary conditions, as also of thermal properties of the applied polymer. The computer simulation facilitates the analyse of the stress state, as also makes possible to estimate its influence on the state of microstructure, and is therefore an additional tool to make knowledge with processes determining operational properties of thermoplastic pipes. Depending on the thermal properties of the polymer after solidification, there are circumferential and longitudinal tensile residual stresses equal to 9 MPa present in the internal surface of the pipe wall, as also circumferential and longitudinal compressive residual stresses equal to 14 MPa - present in the external surface of the pipe wall. These values of stresses influence considerably the boundary loading condition of the pipe during the tightness test, as also during the pipe exploitation.

Słowa kluczowe

PL

naprężenia własne; rury z polietylenu; wytłaczanie; polimery krystaliczne

EN

extrusion; residual stresses

• Wydawca: Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT
• Czasopismo: Inżynieria Maszyn
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 10, z. 1/2
• Strony: 251--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Pusz A.

• Zakład Przetwórstwa Materiałów Metalowych i Polimerowych, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18 A, Polska

Bibliografia

• [1] BARTCZAK Z., GAŁĘSKI A., Odkształcenia plastyczne polimerów częściowo krystalicznych: polietylen dużej gęstości (PE-HD). Polimery, nr 6, 1996.
• [2] CLUTTON E.Q., WILLIAMS J.G., On Measurement of Residual Stress in Plastic Pipes. Polymer Engineering and Science. Mid September 1995. Vol 35 No. 7.
• [3] FLORJANCZYK Z., PENCZEK S., Chemia polimerów Tom 1. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2001.
• [4] GAŁĘSKI A., Przemieszczenia i splątania makrocząsteczek w krystalizacji polimerów o giętkich łańcuchach. Polimery 1997, 42, nr 7-8 s. 432.
• [5] ERING M., Termokinetyka dla elektryków. WNT Warszawa, 1980.
• [6] HOSTALEN GM. Rohre aus Hostalen. Hoechst Frankfurt am Main, 1992.
• [7] JANSON J. E„ Plastics Pipes for Water Supply and Sewage Disposal. Borealis Stockholm, 1999.
• [8] Kunststoffe Hoechst. Rohre. Hostalen GM 5010 T2, Hostalen GM 7040 G. Hoechst Frankfurt am Main, 1983.
• [9] MARCINIAK A., GREGULEC D., KACZMAREK J., Numerical Procedures. Wydawnictwo NAKOM. Poznań, 1991.
• [10] NATTI S. Rao., Designing Machines and Dies for Polymer Processing with Computer Programs. Fortran and Basic. Second edition. Hanser International, 1983.
• [11] PIÓRKOWSKA E., Krystalizacja sferolityczna polimerów- modelowanie i symulacja komputerowa. Polimery 2001, 46, nr 5.
• [12] PRZYGODZKI W., WŁOCHOWICZ A., Fizyka Polimerów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2001.
• [13] Rationalisation in the injection moulding shop. Kunststofftechnik VDI-Verlag GmbH, Dusseldorf, 1981.
• [14] SKLADZIEŃ J., Termokinetyka dla elektryków: Skrypty uczelniane Politechniki Śląskiej nr 751. Gliwice, 1979.
• [15] SZARGUT J., Modelowanie numeryczne pól temperatury. WNT Warszawa, 1992.
• [16] TADMOR Z., GOGOS C, Principles of Polymer Processing. A. Wiley- Interscience Publication, 1979.
• [17] TIMOSZENKO S., GOODIER J.N., Teoria sprężystości. ARKADY Warszawa, 1962.
• [18] ZAKRZEWSKI M., ZAWADZKI J., Wytrzymałość materiałów, PWN Warszawa, 1983.