În producția industrială și agricolă și viața de zi cu zi, există multe cazuri de fisurare a capacului cauzate de dilatarea termică și contracția la rece, care afectează direct circulația și utilizarea mărfurilor, provoacă scurgeri de lichid și chiar duce la accidente de incendiu. În mecanica elastică, deformația este proporțională cu solicitarea. Universitatea Hangzhou Dianzi folosește metoda analizei deformării pentru a rezolva problema calculului distribuției interne a tensiunilor și a rezistenței la rupere a cablului. După îmbunătățirea metodei de derivare și a conceptului de extensie, s-au obținut noi funcții structurale.

1 Caracteristicile și analiza deformarii învelișului

Geometria capacului poate fi privită ca o combinație între un disc și un inel. Pentru un disc de rază și . Dacă ratele de contracție radială și coardă ale porțiunii de disc sunt aceleași, rata de contracție relativă radială PD=△R/(2R)=△R/R și rata de contracție relativă a perimetrului PC=2π△R/(2πR)= △ R/R, în comparație cu PC=PD=△R/R, adică nu există niciun avantaj evident în rata de contracție relativă în direcția radială față de direcția coardei.

2 Analiza stresului

2.1 Efectul deformării asupra tensiunii

În funcție de solicitarea proporțională cu alungirea relativă, tensiunea de contracție în urzeală, bătătură și direcția materialului izotrop este echivalentă, iar direcția deschiderii de rupere a capacului ar trebui să fie neregulată. În funcție de rezistența la tracțiune a materialului polimeric și de forța radială reală care converge în centrul cercului, chiar dacă tensiunea depășește rezistența materialului și are loc o rupere, aceasta ar trebui să apară în apropierea centrului cercului unde este concentrată efortul. . Cele 2 puncte de mai sus sunt compatibile cu faptul că fisura apare la marginea inelului de acoperire.

2.2 Influența procesului de turnare a materialului polimeric asupra proprietăților mecanice

Având în vedere că LDPE are multe ramuri, cristalinitatea este de aproximativ 55%~60%; HDPE este liniar, cu puține ramuri, iar cristalinitatea este de 85%~90%. La turnarea prin injecție din centrul discului, datorită fluidității, partea de disc a capacului este dispusă în principal într-o direcție radială datorită fluxului radial. Rezistența la tracțiune radială a capacului de plastic după răcire și turnare este mare, iar rezistența la tracțiune a coardelor va fi semnificativ mai mică decât direcția radială. Sub rata de contracție, este predispus la fisurare radială. Orientarea cristalografică a materialului polimeric are un efect semnificativ asupra rezistenței, ceea ce poate fi învățat din proprietățile mecanice ale filmului de polipropilenă orientat biaxial BOPP. De exemplu, banda de ambalare din PVC cu umplutură 1:1 are o diferență semnificativă de rezistență la urzeală și bătătură după întindere și modelare. Rezistența mecanică și chiar permeabilitatea la aer a materialelor plastice sunt legate de factori precum dacă există materiale de umplutură, forma materialelor de umplutură și dacă macromoleculele liniare sunt cristalizate. După ce polimerul turnat este întins și orientat, rezistența sa la tracțiune este mult îmbunătățită și este ușor de rupt în direcția bătăturii. Fisuri (de obicei, cum ar fi curele). Autorul a efectuat un număr mare de teste de impact pe polistiren turnat prin injecție (PS) cu poarta centrală, discuri transparente și tăvi PS sub formă de capac. Statisticile arată că fisurile de impact sunt în general radiale; Performanța de îndoire radială a PS este mult mai mare decât cea din direcția coardei. Sub acțiunea momentului încovoietor în sensul cordonului, specimenul PS în formă de evantai sau discul subțire PS este ușor fracturat de-a lungul liniei de curgere radială.

3 Influența concesiunii radiale a structurii inelului de acoperire asupra tensiunii

Mecanismul real al capacului la lucru este partea interioară și capacul, iar influența reciprocă dintre cele două este forța externă. Pentru comoditatea analizei, se presupune că conținutul nu se micșorează odată cu schimbările de temperatură, iar diametrul este același cu cel al capacului.

3.1 Influența concesiunilor asupra performanței la solicitarea radială și a coardelor

Când partea de disc a capacului se micșorează radial, datorită flexibilității materialului polimeric, va apărea un anumit grad de fluaj în colțul de conectare al inelului de acoperire și a părții discului, adică partea inelului de acoperire are o anumită reformă. capacitatea. ), rezultatul concesiunii reduce stresul generat de obstrucția radială. Deoarece materialul din direcția coardei formează un inel închis, materialul inelului în sine este implicat unul în celălalt după ce direcția coardei se micșorează, iar efectul real nu este nicio concesie.

3.2 Contribuția ratei de deformare a valgusului inelului de acoperire la solicitarea coardelor

După ce partea de disc se retrage radial, inelul de acoperire inelar este supus unui moment de eversiune. Să presupunem că punctul de contact dintre inelul de acoperire și obiectul intern este O, iar raportul lungimii brațelor de forță la ambele capete ale lui O este α=lB/lA, așa cum se arată în Figura 2. După micșorare, poziția naturală a inelul de acoperire trebuie să fie la R-△R în afara centrului cercului. În acest moment, lungimea circumferenţială a inelului de acoperire este C1=2π(R-△R). Din cauza obstrucționării conținutului capacului, sub acțiunea forței de contracție radială a părții discului, marginea inferioară B a inelului capacului este răsturnată în jurul punctului O. Pentru a simplifica calculul, se adoptă un model de corp rigid, iar distanța orizontală dintre marginea inferioară B a inelului de acoperire răsturnat și punctul de sprijin O dintre obiectul interior și inelul de acoperire este △r=α△R=lB ·△R/lA. Deoarece poziția naturală a inelului de acoperire după contracție ar trebui să fie la R-△R, distanța orizontală dintre marginea inferioară B și marginea superioară A după ce a fost obstrucționată și răsturnată:

Rata de expansiune a perimetrului PC1 a muchiei inferioare B în raport cu muchia superioară A este:

Și rata relativă de contracție a marginii discului PC=△C/C=△R/R, evident, alungirea relativă a perimetrului după ce marginea inferioară B este răsturnată este muchia superioară A și marginea discului (1 α)(1 △R /R) ori. in. Odată cu schimbarea poziției fulcrului O, α>1 în multe cazuri, deci deformarea relativă cordonală a marginii inferioare a inelului de acoperire B este mult mai mare decât deformația relativă a cordonului marginii discului și fisura de contracție a capacului coincide cu aceasta. inevitabilitatea acestuia.

4 Soluții și măsuri

Pentru a reduce tendința de fisurare a capacului, marginea inferioară a inelului de acoperire este deformată conform raportului de lungime a brațelor de pe ambele părți ale punctului, ceea ce poate reduce poziția punctului de sprijin O; măriți permisiunea radială a capacului și faceți gura sticlei ușor înclinată spre interior pentru a reduce momentul de stres intern și pentru a reduce stresul intern. Adăugarea unui inel telescopic de-a lungul direcției radiale pe marginea porțiunii de disc a capacului poate reduce deformarea marginii discului și, în cele din urmă, poate reduce deplasarea marginilor superioare și inferioare ale porțiunii de inel, reducând astfel foarte mult rezistența internă cauzată. prin deformarea cordonală a inelului. În prezent, unele produse în formă de acoperire sunt proiectate cu o structură inelară proeminentă bazată pe structura de margine a obiectului care urmează să fie flambat, ceea ce poate reduce rezistența radială, dar nu poate evita solicitarea coardelor. Flexibilitatea materialelor polimerice scade la temperatură scăzută, ceea ce afectează direct stabilitatea la temperatură scăzută a structurii în formă de capac și sporește fragilitatea.

5. Concluzie

Fisura de contracție la rece a capacului îndeplinește condițiile de analiză mecanică de la marginea inferioară a inelului de acoperire. În ipoteza că ratele de contracție a urzelii și a bătăturii sunt aceleași, contracția radială și cea a cordonului sunt consistente, iar direcționalitatea tensiunii de contracție liberă pe suprafața discului nu are un efect semnificativ. Retragerea radială a capacului reduce generarea de stres radial, dar nu există loc de retragere în direcția coardei, ceea ce poate genera stres mai mare. Rata relativă de deformare a inelului cauzată de tendința de eversiune a marginii inferioare a inelului de acoperire este mare, ceea ce extinde solicitarea coardei marginii inelului de acoperire, care este cauza principală a fisurii prin contracție. Cristalizarea orientată radial în timpul turnării prin injecție a materialelor polimerice slăbește rezistența cordonului și este, de asemenea, o cauză de fisurare a capacului din plastic. Luarea de măsuri direcționate poate reduce tendința de crăpare.