Вплив орієнтаційного зміцнення полімерного матеріалу на механічні властивості виробів

Tetiana Kulik

Анотація


У роботі розглядаються проблеми математичного моделювання згину полімерних балок. Полімерні матеріали сьогодні займають провідну роль у виробництві деталей в усіх галузях промисловості. У зв’язку з цим важливим завданням є визначення характеристик таких виробів та прогнозування їх поведінки у різних умовах. Механічні властивості полімерних матеріалів не підкоряються закону Гука, тому проблема визначення їх напруженого та деформованого стану не може бути розв’язана за допомогою класичних методів опору матеріалів та теорії пружності. Проблема прогнозування поведінки полімерних матеріалів під навантаженням вимагає розроблення методів розрахунку напружень та деформацій у найбільш розповсюдженій ситуації – при згині. Мета: отримання математичної моделі, що описує напруження та деформації при згині двохопорних балок, виготовлених з полімерних матеріалів. Матеріали та методи: експериментальні дослідження згину двохопорної балки проводилися з використанням зразків зміцненого поліетилену високої густини, відповідно до чинних стандартів випробування пластмас на статичний згин. Наукова новизна: отримана математична модель згину полімерної балки, навантаженої зосередженою силою, застосованою у її середній частині. Математична модель описує залежність напружень та деформацій від сили навантаження при згині суцільних та порожнистих полімерних балок. Запропоновані вирази для обчислення напружень, що виникають у матеріалі балки, та її деформацій. Висновки: експериментальні дослідження підтверджують правомірність розробленої математичної моделі, що дозволяє використовувати отримані аналітичні вирази для розрахунку пластмасових деталей на міцність і жорсткість. Отримані результати можуть бути використані при проектуванні деталей машин та приладів, будівельних конструкцій, виробів легкої промисловості.

Ключові слова


міцність; деформація; згин; полімерна балка

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Biani, A., Dorigato, A., Bonani, W., Slouf, M. and Pegoretti, A. (2016), «Mechanical behaviour of cyclic olefin copolymer/exfoliated graphite nanoplatelets nanocomposites foamed through supercritical carbon dioxide», Express Polymer Letters, Vol. 10 (12), pp. 977–989.

Agarwal, S., Greiner, A. and Wendorff, J. (2013), «Functional materials by electrospinning of polymers», Progress In Polymer Science, Vol. 38 (6), pp. 963–991.

Aly, A., Mahmoud, M. and Omar, A. (2012), «Enhancement in Mechanical Properties of Polystyrene Filled with Carbon Nano-Particulates (CNPS)», World Journal Of Nano Science And Engineering, Vol. 2, no. 2, pp. 103–109.

Samuel, O., Agbo, S., and Adekanye, T. (2012), «Assessing Mechanical Properties of Natural Fibre Reinforced Composites for Engineering Applications», Journal Of Minerals And Materials Characterization And Engineering, Vol. 11 (08), pp. 780–784.

Arao, Y., Fujiura, T., Itani, S., and Tanaka, T. (2015), «Strength improvement in injection-molded jute-fiber reinforced polylactide green-composites», Composites, Part B: Engineering, Vol. 68, pp. 200–206.

Ahmed, M.S. and Mohammad, F.A. (2014), «Theoretical modal analysis of freely and simply supported RC slabs», International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, Vol. 8 (12), pp. 2026–2030.

Alavudeen, A., Rajini, N., Karthikeyan, S., Thiruchitrambalam, M. and Venkateshwaren, N. (2015), «Mechanical properties of banana/kenaf fiber-reinforced hybrid polyester composites: Effect of woven fabric and random orientation», Materials & Design, Vol. 66, pp. 246 257.

Кulik, Т., Burmistenkov, O. and Zlotenko, B. (2015), «Strength and deformation of polymer pieces at the light industry», Odes’Kyi Politechnichnyi Universytet, Pratsi, Vol. 2 (46), pp. 62–68.

Belyaev, N.M. (1979), Strength of materials, 1st ed., Mir Publishers, Moscow, 648 p.

Timoshenko, S.P. (1948), Strength of materials, 1st ed., Van Nostrand Reinhold, New York, 510 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Biani, A. Mechanical behaviour of cyclic olefin copolymer/exfoliated graphite nanoplatelets nanocomposites foamed through supercritical carbon dioxide / A.Biani, A.Dorigato, M.Slouf, A.Pegoretti // Express Polymer Letters. – 2016. – Vol. 10 (12). – Pp. 977–989.
  2. Agarwal, S. Functional materials by electrospinning of polymers / S.Agarwal, A.Greiner, J.H. Wendorff // Progress in Polymer Science. – 2003. – Vol. 38, no 6. – Pp. 963–991.
  3. Aly, A.A. Enhancement in mechanical properties of polystyrene filled with carbon nano particulates (CNPS) / A.A. Ayman, M.M. Mahmoud, A.A. Omer // World Journal of Nano Science and Engineering (WJNSE). – 2012. – Vol. 2, no. 2. – Pp. 103 –109.
  4. Samuel, O.D. Assessing mechanical properties of natural fibre reinforced composites for engineering applications / O.D. Samuel, S.Agbo, T.A. Adekanye // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. – 2012. – Vol. 11. – Pp. 780–784.
  5. Arao, Y. Strength improvement in injection-molded jute fiber-reinforced polylactide green-composites / Y.Arao, T.Fujiura, S.Itani, T.Tanaka // Composites. Part B : Engineering. – 2015. – Vol. 68. – Pp. 200–206.
  6. Ahmed, M.S. Theoretical modal analysis of freely and simply supported RC slabs / M.S. Ahmed, F.A. Mohammad // International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial and Mechatronics Engineering. – 2014. – Vol. 8. – Pp. 2026–2030.
  7. Alavudeen, A. Mechanical properties of banana/kenaf fiber reinforced hybrid polyester composites : effect of woven fabric and random orientation / A.Alavudeen, N.Rajini, K.Subramanian, M.Thiruchitrambalam, N.Venkateshwaren // Materials and Design. – 2015. – Vol. 66. – Pp. 24–257.
  8. Kulik, T.I. Strength and deformation of polymer pieces at the light industry / T.I. Kulik, O.P. Burmistenkov, B.M. Zlotenko // Odes’kyi Politechnichnyi Universytet. Pratsi. – 2015. – Vol. 2 (46). – Pp. 62–68.
  9. Belyaev, N.M. Strength of materials / N.M. Belyaev. – M. : Mir, 1979. – 648 p.
  10. Timoshenko, S.P. Strength of Materials / S.P. Timoshenko. – New York : Van Nostad Reinhold, 1948. – 510 p.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2017-1(79)-18-22

Copyright (c) 2017 Tetiana Kulik

Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.