理论教育 拉伸强度模型的研究

拉伸强度模型的研究

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:拉伸强度是最重要的力学性能。对闭孔结构泡沫来说,长期以来都是遵循平方关系来预测其拉伸强度的。所以,针对填充与未填充材料提出了不同的模型,来研究拉伸强度与减重幅度间的关系。3)拉伸时,不论是表层截面还是芯层截面,试样整个横截面承受的都是均匀应力。

拉伸强度模型的研究

(见附录C)

拉伸强度是最重要的力学性能。对闭孔结构泡沫来说,长期以来都是遵循平方关系来预测其拉伸强度的。但是,微孔泡沫测试结果表示出了填充与未填充材料间一些不同的关系。所以,针对填充与未填充材料提出了不同的模型,来研究拉伸强度与减重幅度间的关系。

1.未填充材料

为了合理地简化数学模型,进行下述假设:

1)微孔注塑件使用三明治式模型,也就是说均匀的芯层被均匀的未发泡表层所包围(如图5-2所示的模型)。

2)平均泡孔尺寸≤100μm。

3)拉伸时,不论是表层截面还是芯层截面,试样整个横截面承受的都是均匀应力

4)未填充材料微孔注塑件的弹性模量正比于发泡芯层密度的平方,遵循传统的平方关系[14,16]。这样,将拉伸强度比Rtu定义为[19]

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式中 Rtu——未填充泡沫与未填充未发泡材料的强度比;

w——试样宽度;

h——试样的整体厚度;

t——试样表层的平均厚度;

Rcore——发泡芯层的减重比。

Rw定义为整个微孔注塑件包括表层和芯层的减重比。一般来说,根据上述方法可以求出微孔注塑件的Rw。那么,Rcore计算如下[19]

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2.填充材料(www.daowen.com)

填充材料中包含填料和玻璃纤维,但两者并不发泡,因此不会改变密度,所以,计算含填料或玻璃纤维的芯层材料的减重时,需要将填充材料的质量从发泡芯层的实际减重计算中减去。还需要进行的假设(对未填充材料所进行的所有假设也都适用)如下:

1)填充材料均匀分布于发泡芯层之中。

2)玻璃纤维在各个方向上都是均匀分布的。

3)发泡后,芯层中的填充材料的质量比随着同样的Rcore而下降。

4)填充材料成型的微孔注塑件的弹性模量线性正比于发泡芯层的密度。

这样,不含填料的芯层材料的减重比Rgf(见附录D)可以按式(5-7)计算[19],即

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式中 Rgf——不含填料的芯层材料的实际减重比;

wgf——发泡前填充材料的质量分数;

ρsf——填充未发泡材料的密度;

ρs——未发泡材料的密度。

在式(5-7)中,Rgf对两种填充材料都适用,因为两者采用了同样的方法将填充材料从未填充基材中减去了。Rcore是含填充材料的芯层材料的实际减重比,可以按式(5-6)进行计算。

对于含填充材料的发泡部分与含填充材料的未发泡部分的拉伸强度比Rtf,可以导出类似的方程[19],即

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式中 m——填充材料不同时,比值不同。对于玻璃纤维,m≈1.2;对于填料,m≈2.0,这再次遵从平方关系。

这里计算需要输入的参数只有整个注塑件的减重比Rw和表层厚度t

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