Trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt, không ít trường hợp nứt nắp do giãn nở nhiệt, co nguội gây ảnh hưởng trực tiếp đến việc lưu thông, sử dụng hàng hóa, gây rò rỉ chất lỏng, thậm chí có thể dẫn đến tai nạn cháy nổ. Trong cơ học đàn hồi, độ biến dạng tỷ lệ với ứng suất. Đại học Hàng Châu Dianzi sử dụng phương pháp phân tích biến dạng để giải quyết vấn đề tính toán phân bố ứng suất bên trong và độ bền đứt của dây. Sau khi cải tiến phương pháp dẫn xuất và khái niệm mở rộng, các hàm cấu trúc mới đã được thu được.

1 Phân tích đặc tính và biến dạng của lớp phủ

Hình dạng hình học của nắp có thể được xem như là sự kết hợp của đĩa và vòng. Đối với một đĩa bán kính và. Nếu tốc độ co rút hướng tâm và hợp âm của phần đĩa là như nhau, thì tốc độ co rút tương đối hướng tâm PD = △ R / (2R) = △ R / R và tốc độ co rút tương đối theo chu vi PC = 2π △ R / (2πR) = △ R / R, so với PC = PD = △ R / R, tức là không có lợi thế rõ ràng về tốc độ co rút tương đối theo hướng xuyên tâm so với hướng hợp âm.

2 Phân tích căng thẳng

2.1 Ảnh hưởng của biến dạng đến ứng suất

Theo ứng suất tỷ lệ với độ giãn dài tương đối, ứng suất co ngót trong sợi dọc, sợi ngang và hướng của vật liệu đẳng hướng là tương đương nhau, và hướng của vết rách của nắp phải không đều. Theo độ bền kéo của vật liệu polyme và lực hướng tâm thực tế hội tụ ở tâm của vòng tròn, ngay cả khi ứng suất vượt quá sức bền của vật liệu và sự đứt gãy xảy ra, nó sẽ xảy ra gần tâm của vòng tròn nơi tập trung ứng suất. . 2 điểm trên phù hợp với thực tế là vết nứt xảy ra ở mép vòng bìa.

2.2 Ảnh hưởng của quá trình đúc vật liệu polyme đến cơ tính

Xét rằng LDPE có nhiều nhánh, độ kết tinh khoảng 55% ~ 60%; HDPE có dạng tuyến tính, ít nhánh và độ kết tinh là 85% ~ 90%. Khi ép phun từ tâm đĩa, do tính lưu động, Phần đĩa của nắp chủ yếu được sắp xếp theo hướng xuyên tâm do dòng hướng tâm. Độ bền kéo hướng tâm của lớp vỏ nhựa sau khi làm nguội và đúc là cao, và độ bền kéo hợp âm sẽ thấp hơn đáng kể so với hướng xuyên tâm. Dưới tốc độ co ngót, nó dễ bị nứt xuyên tâm. Định hướng tinh thể của vật liệu polyme có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền, có thể học được từ các tính chất cơ học của màng polypropylene định hướng hai trục BOPP. Ví dụ, băng đóng gói PVC với điền đầy 1: 1 có sự khác biệt đáng kể về độ bền sợi dọc và sợi ngang sau khi kéo căng và định hình. Độ bền cơ học và thậm chí cả độ thoáng khí của chất dẻo liên quan đến các yếu tố như liệu có chất độn hay không, hình dạng của chất độn và liệu các đại phân tử tuyến tính có được kết tinh hay không. Sau khi polyme đúc được kéo căng và định hướng, độ bền kéo của nó được cải thiện đáng kể, và dễ dàng bị xé theo hướng sợi ngang. Vết nứt (thường chẳng hạn như dây đai). Tác giả đã thực hiện một số lượng lớn các thử nghiệm va đập trên polystyrene đúc phun ở cổng trung tâm (PS), đĩa trong suốt và khay PS có nắp. Thống kê cho thấy các vết nứt do va đập nói chung là xuyên tâm; Hiệu suất uốn hướng tâm của PS cao hơn nhiều so với theo hướng hợp âm. Dưới tác dụng của mômen uốn theo chiều kim loại, mẫu PS hình quạt hoặc đĩa mỏng PS dễ bị gãy dọc theo đường chảy hướng tâm.

3 Ảnh hưởng của sự nhường xuyên tâm của kết cấu vòng bao đối với ứng suất

Cơ chế thực tế của vỏ bọc tại nơi làm việc là phần bên trong và phần vỏ bọc, và tác động lẫn nhau giữa hai phần này là ngoại lực. Để thuận tiện cho việc phân tích, người ta giả định rằng nội dung không co lại khi nhiệt độ thay đổi và đường kính giống như đường kính của vỏ bọc.

3.1 Ảnh hưởng của nhượng bộ đối với hiệu suất căng thẳng hướng tâm và hợp âm

Khi phần đĩa của nắp co lại một cách triệt để, do tính mềm dẻo của vật liệu polyme, sẽ xảy ra độ dão nhất định ở góc nối của vòng nắp và phần đĩa, tức là phần vòng của nắp có sự cải tổ nhất định. có khả năng. ), kết quả của sự nhượng bộ làm giảm ứng suất tạo ra bởi vật cản xuyên tâm. Vì vật liệu trong hướng hợp âm tạo thành một vòng kín, bản thân vật liệu vòng liên kết với nhau sau khi hướng hợp âm co lại, và hiệu quả thực tế là không thể nhượng bộ.

3.2 Sự đóng góp của tốc độ biến dạng valgus vòng phủ đối với ứng suất của hợp âm

Sau khi phần đĩa lùi về phía sau một cách xuyên tâm, vòng nắp hình khuyên phải chịu một khoảnh khắc lật ngược. Cho rằng điểm tiếp xúc giữa vòng bìa và vật bên trong là O, và tỉ số chiều dài của các cánh tay lực ở hai đầu O là α = lB / lA, như hình 2. Sau khi co lại, vị trí tự nhiên của vòng che phải ở R- △ R bên ngoài tâm của vòng tròn. Lúc này độ dài chu vi của vòng bìa là C1 = 2π (R- △ R). Do vật bên trong tấm bìa bị cản trở nên dưới tác dụng của lực co hướng tâm của phần đĩa, mép dưới B của vòng bìa bao quanh điểm O. Để đơn giản hóa việc tính toán, một mô hình vật thể cứng được sử dụng và khoảng cách nằm ngang giữa cạnh dưới B của vòng bao có rãnh và điểm tựa tiếp xúc O giữa vật bên trong và vòng che là △ r = α △ R = lB · △ R / lA. Vì vị trí tự nhiên của vòng bìa sau khi co lại là R- △ R, nên khoảng cách nằm ngang giữa cạnh dưới B và cạnh trên A sau khi bị che khuất và bị bao phủ:

Tốc độ mở rộng chu vi PC1 của cạnh dưới B so với cạnh trên A là:

Và tốc độ co rút tương đối của mép đĩa PC = △ C / C = △ R / R, rõ ràng là độ giãn dài chu vi tương đối sau khi cạnh đáy B được tạo thành là cạnh trên A và cạnh đĩa (1 α) (1 △ R / R) lần. In. Với sự thay đổi vị trí của điểm tựa O, trong nhiều trường hợp, α> 1, do đó biến dạng tương đối theo chiều kim của mép dưới của vòng bìa B lớn hơn nhiều so với biến dạng tương đối theo chiều kim của mép đĩa, và vết nứt co ngót của lớp vỏ trùng khớp với điều này. tính tất yếu của nó.

4 Giải pháp và biện pháp

Để giảm xu hướng nứt của bìa, mép dưới của vành bìa bị biến dạng theo Tỷ lệ chiều dài của các tay đòn hai bên của điểm có liên quan, có thể làm giảm vị trí của điểm tựa O; tăng cường độ cho phép hướng tâm của nắp, và làm cho miệng chai hơi nghiêng vào trong để giảm mômen ứng suất bên trong và giảm ứng suất bên trong. Thêm một vòng kính thiên văn dọc theo hướng xuyên tâm trên mép của phần đĩa của nắp có thể làm giảm sự biến dạng của mép đĩa và cuối cùng làm giảm sự dịch chuyển của các cạnh trên và dưới của phần vòng, do đó làm giảm đáng kể điện trở bên trong gây ra bởi sự biến dạng theo chiều kim của vòng. Hiện nay một số sản phẩm dạng nắp được thiết kế với cấu trúc lồi lõm hình khuyên dựa trên cấu trúc cạnh của vật cần vênh, có thể làm giảm lực cản hướng tâm, nhưng không tránh khỏi ứng suất của dây đàn. Tính mềm dẻo của vật liệu polyme giảm ở nhiệt độ thấp, ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định ở nhiệt độ thấp của cấu trúc hình nắp và tăng cường độ giòn.

5. Kết luận

Vết nứt do co ngót nguội của vỏ đáp ứng các điều kiện phân tích cơ học từ mép dưới của vòng bao. Theo giả định rằng tốc độ co ngót dọc và sợi ngang là như nhau, thì độ co ngót theo hướng tâm và chiều kim là nhất quán, và hướng của ứng suất co ngót tự do trên bề mặt đĩa không có ảnh hưởng đáng kể. Sự rút lui hướng tâm của bản cover làm giảm sự tạo ra ứng suất hướng tâm, nhưng không có chỗ cho sự rút lui theo hướng hợp âm, điều này có thể tạo ra ứng suất lớn hơn. Tốc độ biến dạng tương đối của vòng đệm gây ra bởi xu hướng chuyển động của mép dưới của vòng bao lớn, làm mở rộng ứng suất hợp âm của cạnh vòng bao, đây là nguyên nhân chính gây ra nứt do co ngót. Sự kết tinh theo hướng xuyên tâm trong quá trình ép phun vật liệu polyme làm suy yếu độ bền của hợp kim và cũng là một nguyên nhân gây nứt vỏ nhựa. Thực hiện các biện pháp có mục tiêu có thể làm giảm xu hướng nứt.