Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: cylindrycal coatings

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

Pusz A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

2005

z. 153

1-134

Obecność naprężeń w ściance wytłoczonej rury przejawia się odkształceniem obwodowym i wzdłużnym szczególnie widocznym na swobodnym końcu rur. Na podstawie wielkości odkształcenia i modułu sprężystości podłużnej można wyznaczyć naprężenia w danej chwili czasu, a znając moduł relaksacji, określić naprężenia w ściance, gdy rura osiąga temperaturę otoczenia po wyjściu z urządzenia chłodzącego linii wytłaczarskiej. Podejmowane próby określenia naprężeń własnych oparte są na pomiarze odkształceń i wprowadzeniu odpowiadającego im stanu naprężeń. W analizie stanu odkształcenia nie podjęto analizy wyjaśniającej proces powstawania naprężeń własnych. Obecność naprężeń po wystudzeniu rury pozwala domniemać, że naprężenia w ściance rury generowane są w trakcie zestalania polimeru. Przyczyną powstania naprężeń są zmiany objętości właściwej na froncie zestalenia. Zmniejszająca się objętość polimeru związana z gradientem temperatury wywołuje w tym obszarze naprężenia rozciągające, a w warstwach zewnętrznych ścianki naprężenia ściskające. Przemieszczający się w głąb ścianki rury front zestalenia kształtuje rozkład naprężeń na jej grubości. Naprężenia te mają charakter technologiczny, a ich rozkład jest charakterystyczny dla technologii wytłaczania. Naprężenia własne, jako naprężenia wstępne, wpływają na roboczy stan obciążenia rury. Przy obciążeniu wewnętrznym ciśnieniem cieczy lub gazu do naprężeń własnych dodają się naprężenia wywołane ciśnieniem. W zależności od czasu, który upłynął od wytłoczenia rury, może wystąpić przekroczenie naprężeń dopuszczalnych wynikających z granicy plastyczności polimeru. W analizie procesów z udziałem wymiany ciepła prócz naprężeń własnych, także należy wziąć pod uwagę stan struktury polimeru, szczególnie jeżeli zaliczany jest do polimerów krystalicznych, gdyż warunki chłodzenia pociągają za sobą jej zróżnicowanie. W przypadku formowania rury, struktura polimeru zależeć będzie od odległości od powierzchni zewnętrznej stykającej się ze ścianką kalibratora. Strumień ciepła przepływa promieniowo ku powierzchni zewnętrznej, a zestalenie postępuje w kierunku przeciwnym. Najpóźniej temperaturę otoczenia osiągają warstwy wewnętrzne. Na skutek niskiej przewodności cieplnej polimerów prędkość studzenia wpłynie na morfologię fazy krystalicznej. Wraz ze wzrostem odległości od powierzchni zewnętrznej zwolnienie prędkości studzenia sprzyjać będzie rozwojowi fazy krystalicznej. Brak chłodzenia wewnętrznej powierzchni rury prowadzi do otrzymania struktury gruboziarnistej, z dobrze wykształconymi sferolitami o niskiej odporności na pękanie, a równocześnie na postępującym w głąb ścianki froncie zestalenia naprężenia termiczne będą wpływały na kształt sferolitów. Należy spodziewać się orientacji struktury i w konsekwencji anizotropii własności, szczególnie mechanicznych, ścianki rury na grubości oraz w warstwie o danym promieniu. Celowe jest rozpoznawanie przebiegu zmian stanu naprężeń, gdyż stanowi to istotny przyczynek do wyjaśnienia procesów zachodzących podczas kalibrowania, co umożliwia trafniejsze prognozowanie własności eksploatacyjnych rur z polimerów termoplastycznych oraz ich stanów granicznych. Stan naprężeń własnych w ściance rury można wyznaczyć rozwiązując równanie przewodzenia ciepła, układ równań równowagi wiążących składowe główne stanu naprężeń wywołane gradientem temperatury oraz ciśnieniem formowania, ze zdefiniowanymi warunkami brzegowymi, początkowymi i funkcjami własności termicznych i mechanicznych tworzywa. Tak postawiony problem wymaga zastosowania metod numerycznych ze względu na uwikłany układ równań, nieliniowe, zależne od temperatury i stanu naprężenia współczynniki materiałowe oraz niestacjonarne pole temperatury. Charakter zagadnienia narzuca zastosowanie zorientowanych problemowo metod programowania. W pracy przedstawiono model fizyczny procesu zestalania, równania prowadzące do wyznaczenia temperatury i naprężeń w czasie zestalenia, oraz wyniki symulacji z wykorzystaniem opracowanego do tego celu oprogramowania. Symulację przeprowadzono na podstawie danych wytrzymałościowych i termicznych dla PE-HD. Zaprezentowano również wyniki badań własności mechanicznych próbek pobranych z różnych warstw ścianki w prostopadłych kierunkach.

The presence of stresses in the wall of a extruded pipe is manifested through circumferential and longitudinal strain, visible especially at the free end of a pipe. On the basic of the value of the strain as well as the longitudinal modulus of elasticity, it is possible to determine stresses at a specific moment in time. Knowing the modulus of relaxation it is possible to determine the stresses in the wall when a pipe reaches the ambient temperature after leaving a cooling device of an exrusion line. Attempts to determine internal stresses are based on the measurement of stains and introducing stresses related to them. A further analysis to explain the process of their formation was not undertaken. The presence of stresses after cooling of a pipe makes it possible to presume that stresses in the wall of a pipe are generated during the solidification of a material. The reason for the generation of stresses is the changes of specific volume at the front of a solidifying material. A decreasing volume of material related to a temperature gradient generates tensile stresses in the area in question whereas compressive stresses in the external layers. The front of the solidification of the wall moving deeper into the wall of a pipe forms the distribution of stresses in the thickness of the wall. The said stresses are technological in nature and their distribution is typical of an extrusion technology. Internal stresses affect the working state of the load of a pipe as preliminary stresses. In case of inner load exerted by the pressure of liquid or gas, internal stresses are increased by the stresses exerted by the aforementioned pressure. Depending on the time that has passed since a pipe was moulded, it is possible that allowed stresses resulting from a yield point of a material will be exceeded. During the analysis of processes involving heat exchange, in addition to internal stresses, it is also necessary to take into consideration the condition of the structure of the material used for the wall of a pipe. It is especially necessary, if the material is rated among crystalline one as cooling conditions involve the diversification of the structure of polymer. In case of the formation of a pipe, the structure of material depends on the distance from the external surface contacting the wall of a former. A heat flux flows in a radial manner towards the external surface and the solidification of the wall material advances in the opposite direction. The internals layers reach the ambient temperature at the latest. As a results of the poor heat conductivity of polymers, cooling rate affects the morphology of the crystalline phase. Along with the increase of the distance from the external surface, the slowing down of the slow cooling rate will facilitate the development of the crystalline phase. The absence of cooling of the internal surface of a pipe gives rise to the formation of a coarse-grained structure with well-shaped spherulites characterized by low resistance to cracking. At the same time, on the solidification front moving deeper into the wall, the thermal stresses influence the shape of spherulites. One ought to expect the orientation of the structure and the resultant anisotropy of the properties on the thickness of the wall of a pipe as well as the anisotropy in the layer of a specific radius. It is advisable to determine the course of changes of stresses as this knowledge is a significant contribution to the explanation of the processes occurring during sizing and thus enabling a more accurate prediction of operating properties of thermoplastic pipes and their limiting states. The internal stresses in the wall of a pipe can be determined by solving the equation of heat conduction, the system of equations of equilibrium including the major components of the state of stresses included by temperature gradient and moulding pressure with defined boundary the initial conditions and the functions of the thermal and mechanical properties of a material. The problem presented above requires the use numerical methods due to a confounded system of equations, non-linear material coefficients depending on a temperature and stress as well as an unsteady temperature field. The character of the issue imposes the use of problem-oriented programming methods. This work will contains the physical model of the solidification process, equations loading to the determination of the temperature and stresses during the solidification as well as the results of a simulation determined with the use of software developed for this purpose. The simulation was conducted on the basic of resistance- and heat-related data for PE-HD. Results of mechanical tests of samples token from perpendicular directions and different layers of wall are also presented.