В промышленном и сельскохозяйственном производстве, а также в быту часто случаются растрескивания крышек, вызванные тепловым расширением и холодным сужением, что напрямую влияет на оборот и использование товаров, вызывает утечку жидкости и даже приводит к пожарам. В механике упругости деформация пропорциональна напряжению. Университет Ханчжоу Дяньцзи использует метод анализа деформаций для решения задачи расчета распределения внутренних напряжений и прочности каната на разрыв. После улучшения метода вывода и концепции расширения были получены новые структурные функции.

1 Характеристики и анализ деформации покрытия

Геометрию крышки можно рассматривать как сочетание диска и кольца. Для диска радиуса и . Если скорости радиальной и хордовой усадки дисковой части одинаковы, скорость относительной радиальной усадки PD=△R/(2R)=△R/R, а скорость относительной усадки по периметру PC=2π△R/(2πR)= △ R/R по сравнению с PC=PD=△R/R, то есть нет очевидного преимущества в относительной скорости усадки в радиальном направлении по отношению к направлению хорды.

2 Анализ стресса

2.1 Влияние деформации на напряжение

Согласно напряжению, пропорциональному относительному удлинению, усадочное напряжение в основе, утке и направлении изотропного материала эквивалентно, а направление разрыва крышки должно быть неравномерным. В соответствии с пределом прочности полимерного материала и фактической радиальной силой, сходящейся в центре круга, даже если напряжение превышает прочность материала и происходит разрушение, оно должно происходить вблизи центра круга, где сосредоточено напряжение. . Вышеупомянутые 2 пункта совместимы с тем фактом, что трещина возникает на краю кольца крышки.

2.2 Влияние процесса формования полимерного материала на механические свойства

Учитывая, что LDPE имеет много разветвлений, кристалличность составляет около 55%~60%; ПЭВП линейный, с небольшим количеством ответвлений, а кристалличность составляет 85-90%. При литье под давлением из центра диска из-за текучести дисковая часть крышки в основном расположена в радиальном направлении из-за радиального потока. Радиальная прочность на растяжение пластиковой крышки после охлаждения и формования высока, а прочность на растяжение по хорде будет значительно ниже, чем в радиальном направлении. Под скоростью усадки он склонен к радиальному растрескиванию. Кристаллографическая ориентация полимерного материала оказывает значительное влияние на прочность, о чем можно судить по механическим свойствам биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки БОПП. Например, упаковочная лента из ПВХ с наполнителем 1:1 имеет значительную разницу в прочности основы и утка после растяжения и формования. Механическая прочность и даже воздухопроницаемость пластиков зависят от таких факторов, как наличие наполнителей, форма наполнителей и кристаллизация линейных макромолекул. После того, как формованный полимер вытянут и ориентирован, его прочность на растяжение значительно повышается, и его легко разорвать в направлении утка. Трещины (как правило, такие как обвязка). Автор провел большое количество ударных испытаний литого под давлением полистирола (ПС), прозрачных дисков и крышек из полистирола. Статистика показывает, что ударные трещины обычно радиальные; Характеристики радиального изгиба PS намного выше, чем в направлении хорды. Под действием хордового изгибающего момента веерообразный образец ПС или тонкий диск ПС легко разрушается по радиальной линии тока.

3 Влияние радиальной уступки кольцевой конструкции крышки на напряжение

Фактический механизм крышки в работе - это внутренняя часть и крышка, а взаимное влияние между ними - внешняя сила. Для удобства анализа принято, что содержимое не дает усадки при изменении температуры, а диаметр такой же, как и у крышки.

3.1 Влияние уступок на характеристики радиального и хордового напряжения

Когда дисковая часть крышки сжимается в радиальном направлении из-за гибкости полимерного материала, в соединительном углу кольца крышки и дисковой части возникает определенная степень ползучести, то есть кольцевая часть крышки имеет определенную форму. способность. ), результат уступки снижает напряжение, создаваемое радиальным препятствием. Поскольку материал в направлении хорды образует замкнутое кольцо, сам материал кольца взаимодействует друг с другом после того, как направление хорды сжимается, и фактический эффект не является уступкой.

3.2 Вклад скорости вальгусной деформации защитного кольца в хордовое напряжение

После того, как дисковая часть отступит в радиальном направлении, кольцевая крышка подвергается моменту выворачивания. Предположим, что точка контакта между кольцом крышки и внутренним объектом равна O, а отношение длин силовых плеч на обоих концах O равно α=lB/lA, как показано на рис. 2. После сжатия естественное положение защитное кольцо должно находиться в точке R-△R за пределами центра круга. В это время окружная длина кольца крышки составляет C1=2π(R-△R). Из-за закупоривания содержимого крышки под действием силы радиального сжатия дисковой части нижняя кромка В кольца крышки выворачивается вокруг точки О. Для упрощения расчетов принята модель твердого тела, а расстояние по горизонтали между нижним краем B вывернутого кольца крышки и точкой опоры контакта O между внутренним объектом и кольцом крышки составляет △r=α△R=lB ·△R/lA. Поскольку естественное положение защитного кольца после усадки должно быть R-△R, расстояние по горизонтали между нижним краем B и верхним краем A после перекрытия и выворачивания:

Скорость расширения по периметру PC1 нижней кромки B относительно верхней кромки A составляет:

И относительная скорость усадки края диска PC=△C/C=△R/R, очевидно, что относительное удлинение по периметру после выворачивания нижнего края B равно верхнему краю A и краю диска (1 α)(1 △R /Р) раз. в. При изменении положения точки опоры О во многих случаях α>1, поэтому хордовая относительная деформация нижней кромки накладного кольца В значительно больше, чем хордовая относительная деформация края диска, и усадочная трещина крышки совпадает с этим. его неизбежность.

4 Решения и меры

Чтобы уменьшить склонность крышки к растрескиванию, нижний край кольца крышки деформируется в соответствии с отношением длины плеч с обеих сторон точки, что может уменьшить положение точки опоры O; увеличьте радиальный припуск крышки и сделайте горлышко бутылки слегка наклоненным внутрь, чтобы уменьшить момент внутреннего напряжения и уменьшить внутреннее напряжение. Добавление телескопического кольца в радиальном направлении на край дисковой части крышки может уменьшить деформацию края диска и, в конечном счете, уменьшить смещение верхнего и нижнего краев кольцевой части, тем самым значительно уменьшая внутреннее сопротивление, вызванное хордовой деформацией кольца. В настоящее время некоторые изделия в форме крышки имеют кольцевую выступающую конструкцию, основанную на краевой структуре изгибаемого объекта, что может уменьшить радиальное сопротивление, но не может избежать напряжения хорды. Гибкость полимерных материалов снижается при низких температурах, что напрямую влияет на низкотемпературную устойчивость крышекообразной конструкции и повышает хрупкость.

5. Вывод

Трещина холодной усадки крышки удовлетворяет условиям механического анализа от нижней кромки кольца крышки. В предположении, что скорости усадки основы и утка одинаковы, радиальная и хордовая усадки постоянны, а направленность свободных усадочных напряжений на поверхности диска не оказывает существенного влияния. Радиальное отступление покрытия уменьшает возникновение радиального напряжения, но нет места для отступления в направлении хорды, что может вызвать большее напряжение. Относительная скорость деформации кольца, вызванная тенденцией к выворачиванию нижнего края защитного кольца, велика, что увеличивает хордовое напряжение края защитного кольца, что является основной причиной усадочного растрескивания. Радиально ориентированная кристаллизация при литье полимерных материалов под давлением ослабляет хордовую прочность, а также является причиной растрескивания пластикового покрытия. Принятие целенаправленных мер может уменьшить склонность к растрескиванию.