理论教育 弯曲强度模型的应用结果分析

弯曲强度模型的应用结果分析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:弯曲强度模型预测的验证结果也很好。对于弯曲强度,如果微孔注塑件必须保持一定减重幅度的话,表层厚度就是一个十分重要的参数。理论上讲,如果弯曲强度允许下降20%,那么未填充材料的减重幅度应该控制在25%以内,而玻璃纤维增强材料应小于30%。

弯曲强度模型的应用结果分析

弯曲强度模型预测的验证结果也很好。分析表明,对于填充材料,有时实际数据的结果好于预测值,这是微孔成型时忽略纤维解取向造成的误差。

1.填充材料

表5-10[19]中列出了填料填充PP的弯曲强度数据。弯曲强度下降的预测值随着减重变化的结果可以接受,预测误差为1.04%~2.27%。玻璃纤维增强PBT的数据也很好,误差小于8.5%(表5-11[19])。已经几次发现填充材料微孔注塑件的弯曲强度甚至高于未发泡注塑件,在Spindler[22]的论文中也发现了这一现象。这可能是因为玻璃纤维增强材料注塑件具有微孔结构,而且泡孔细小,有利于玻璃纤维的解取向。为了预测这类数据,建立模型时必须考虑泡孔结构的影响,以后还要对此进行进一步研究。

2.未填充材料

未填充PC试样在减重8%和13%时,表5-12[19]中的预测值与实验值吻合得很好,预测误差分别只有4.08%和0.55%。

表5-10 20%(质量分数)滑石粉填充PP弯曲强度比的比较[19]

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注:得到美国塑料工程师协会版权许可。

表5-11 30%(质量分数)玻璃纤维增强PBT弯曲强度比的比较

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注:得到美国塑料工程师协会版权许可。(www.daowen.com)

表5-12 未填充PC弯曲强度比的比较[19]

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注:得到美国塑料工程师协会版权许可。

对于弯曲强度,如果微孔注塑件必须保持一定减重幅度的话,表层厚度就是一个十分重要的参数。对于与拉伸强度同样的实例,如果表层厚度增加4倍左右,发泡注塑件弯曲强度损失的下降幅度则很大,达到11.5%左右,是拉伸强度下降速率的两倍,而且发泡芯层密度低,但整体减重幅度一样。这是因为三点弯曲加载过程中弯曲测试的最大应力出现在表层。

3.填充材料与未填充材料的结果比较

图5-11给出了填充与未填充材料弯曲强度下降随注塑件整体减重幅度变化的模拟结果,材料和条件与图5-10所示的一样。理论上讲,如果弯曲强度允许下降20%,那么未填充材料的减重幅度应该控制在25%以内,而玻璃纤维增强材料应小于30%。

Xu等人[19]对不同材料在减重10%时弯曲强度的预测值和测量值进行了类似的比较。由于是拉伸测试中同样试样的结果,因此未填充材料和填充材料间没有表现出很大的不同,所以与泡孔结构有关的弯曲强度并不像拉伸强度那么敏感。这还可以由弯曲强度测试过程中厚度方向上的应力分布来解释,即中心轴处应力为零,而上、下表面处应力最大[19]

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图5-11 填充与未填充材料弯曲强度下降随注塑件整体减重幅度的变化[19](得到美国塑料工程师协会版权许可)

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