En la producción industrial y agrícola y en la vida diaria, hay muchos casos de grietas en la tapa causadas por la expansión térmica y la contracción por frío, lo que afecta directamente la circulación y el uso de los productos básicos, provoca fugas de líquido e incluso provoca incendios. En mecánica elástica, la deformación es proporcional a la tensión. La Universidad de Hangzhou Dianzi utiliza el método de análisis de deformación para resolver el problema del cálculo de la distribución de tensiones internas y la resistencia a la rotura de la cuerda. Tras mejorar el método de derivación y el concepto de extensión, se han obtenido nuevas funciones estructurales.

1 Características y análisis de deformaciones de la cubierta

La geometría de la tapa se puede ver como una combinación de un disco y un anillo. Para un disco de radio y . Si las tasas de contracción radial y de cuerda de la parte del disco son las mismas, la tasa de contracción relativa radial PD=△R/(2R)=△R/R, y la tasa de contracción relativa del perímetro PC=2π△R/(2πR)= △ R/R, en comparación con PC=PD=△R/R, es decir, no hay una ventaja obvia en la tasa de contracción relativa en la dirección radial a la dirección de la cuerda.

2 Análisis de tensión

2.1 El efecto de la deformación sobre el estrés

De acuerdo con la tensión proporcional al alargamiento relativo, la tensión de contracción en la urdimbre, la trama y la dirección del material isotrópico es equivalente, y la dirección de la apertura del desgarro de la cubierta debe ser irregular. De acuerdo con la resistencia a la tracción del material polimérico y la fuerza radial real que converge en el centro del círculo, incluso si la tensión supera la resistencia del material y se produce una fractura, debe ocurrir cerca del centro del círculo donde se concentra la tensión. . Los 2 puntos anteriores son compatibles con el hecho de que la fisura se produce en el borde del anillo de cubierta.

2.2 Influencia del proceso de moldeo del material polimérico en las propiedades mecánicas

Teniendo en cuenta que el LDPE tiene muchas ramificaciones, la cristalinidad es de aproximadamente 55 %~60 %; El HDPE es lineal, con pocas ramificaciones y la cristalinidad es del 85 % al 90 %. Cuando se moldea por inyección desde el centro del disco, debido a la fluidez, la parte del disco de la cubierta se dispone principalmente en una dirección radial debido al flujo radial. La resistencia a la tracción radial de la cubierta de plástico después del enfriamiento y el moldeado es alta, y la resistencia a la tracción de la cuerda será significativamente menor que la dirección radial. Bajo la tasa de contracción, es propenso al agrietamiento radial. La orientación cristalográfica del material polimérico tiene un efecto significativo en la resistencia, que puede aprenderse de las propiedades mecánicas de la película de polipropileno biaxialmente orientada BOPP. Por ejemplo, la cinta de embalaje de PVC con relleno 1:1 tiene una diferencia significativa en la resistencia de la urdimbre y la trama después del estiramiento y la conformación. La resistencia mecánica e incluso la permeabilidad al aire de los plásticos están relacionadas con factores como si hay rellenos, la forma de los rellenos y si las macromoléculas lineales están cristalizadas. Después de estirar y orientar el polímero moldeado, su resistencia a la tracción mejora considerablemente y es fácil de rasgar en la dirección de la trama. Grietas (típicamente como flejes). El autor ha realizado una gran cantidad de pruebas de impacto en poliestireno (PS) moldeado por inyección de compuerta central, discos transparentes y bandejas de PS con forma de tapa. Las estadísticas muestran que las grietas de impacto son generalmente radiales; El rendimiento de flexión radial del PS es mucho mayor que el de la dirección de la cuerda. Bajo la acción del momento de flexión en sentido de la cuerda, la muestra de PS en forma de abanico o el disco delgado de PS se fractura fácilmente a lo largo de la línea de flujo radial.

3 Influencia de la concesión radial de la estructura del anillo de cubierta sobre la tensión

El mecanismo real de la cubierta en el trabajo es la parte interior y la cubierta, y la influencia mutua entre los dos es la fuerza externa. Para facilitar el análisis, se supone que el contenido no se contrae con los cambios de temperatura y que el diámetro es el mismo que el de la cubierta.

3.1 Influencia de las concesiones en el desempeño de esfuerzos radiales y de cuerda

Cuando la parte del disco de la cubierta se contrae radialmente, debido a la flexibilidad del material polimérico, se producirá un cierto grado de fluencia en la esquina de conexión del anillo de la cubierta y la parte del disco, es decir, la parte del anillo de la cubierta tiene una cierta reforma. capacidad. ), el resultado de la concesión reduce los esfuerzos generados por la obstrucción radial. Dado que el material en la dirección de la cuerda forma un anillo cerrado, el material del anillo en sí se involucra entre sí después de que la dirección de la cuerda se encoge, y el efecto real no es una concesión.

3.2 Contribución de la tasa de deformación en valgo del anillo de cubierta a la tensión del cordón

Después de que la parte del disco se retira radialmente, el anillo de cubierta anular se somete a un momento de eversión. Suponga que el punto de contacto entre el anillo de la cubierta y el objeto interno es O, y que la relación de longitud de los brazos de fuerza en ambos extremos de O es α=lB/lA, como se muestra en la Figura 2. Después de la contracción, la posición natural del el anillo de cubierta debe estar en R-△R fuera del centro del círculo. En este momento, la longitud circunferencial del anillo de cubierta es C1=2π(R-△R). Debido a la obstrucción del contenido de la tapa, bajo la acción de la fuerza de contracción radial de la parte del disco, el borde inferior B del anillo de la tapa se evierte alrededor del punto O. Para simplificar el cálculo, se adopta un modelo de cuerpo rígido y la distancia horizontal entre el borde inferior B del anillo de cubierta invertido y el fulcro de contacto O entre el objeto interior y el anillo de cubierta es △r=α△R=lB ·△R/lA. Dado que la posición natural del anillo de cubierta después de la contracción debe ser R-△R, la distancia horizontal entre el borde inferior B y el borde superior A después de obstruirse y evertirse:

La tasa de expansión del perímetro PC1 del borde inferior B en relación con el borde superior A es:

Y la tasa de contracción relativa del borde del disco PC=△C/C=△R/R, obviamente el alargamiento del perímetro relativo después de que el borde inferior B se evierte es el borde superior A y el borde del disco (1 α)(1 △R /R) veces. pulg. Con el cambio de la posición del fulcro O, α>1 en muchos casos, por lo que la deformación relativa en sentido de la cuerda del borde inferior del anillo de cubierta B es mucho mayor que la deformación relativa en sentido de la cuerda del borde del disco, y la grieta de retracción de la cubierta coincide con esto. su inevitabilidad.

4 Soluciones y medidas

Para reducir la tendencia al agrietamiento de la cubierta, el borde inferior del anillo de la cubierta se deforma de acuerdo con la relación de longitud de los brazos en ambos lados de la punta, lo que puede reducir la posición del fulcro O; aumente la tolerancia radial de la tapa y haga que la boca de la botella se incline ligeramente hacia adentro para reducir el momento de tensión interna y reducir la tensión interna. Agregar un anillo telescópico a lo largo de la dirección radial en el borde de la parte del disco de la cubierta puede reducir la deformación del borde del disco y, en última instancia, reducir el desplazamiento de los bordes superior e inferior de la parte del anillo, lo que reduce en gran medida la resistencia interna causada por la deformación en sentido de la cuerda del anillo. En la actualidad, algunos productos con forma de cubierta están diseñados con una estructura saliente anular basada en la estructura del borde del objeto que se va a doblar, lo que puede reducir la resistencia radial, pero no puede evitar la tensión de la cuerda. La flexibilidad de los materiales poliméricos disminuye a baja temperatura, lo que afecta directamente la estabilidad a baja temperatura de la estructura en forma de tapa y mejora la fragilidad.

5. Conclusión

La fisura por contracción en frío de la tapa cumple las condiciones de análisis mecánico desde el borde inferior del anillo de la tapa. Bajo el supuesto de que las tasas de contracción de la urdimbre y la trama son las mismas, la contracción radial y en sentido de la cuerda son consistentes, y la direccionalidad de la tensión de contracción libre en la superficie del disco no tiene un efecto significativo. El retroceso radial de la cubierta reduce la generación de esfuerzos radiales, pero no hay lugar para el retroceso en la dirección del cordón, que puede generar mayores esfuerzos. La tasa de deformación relativa del anillo causada por la tendencia de eversión del borde inferior del anillo de cubierta es grande, lo que expande la tensión de la cuerda del borde del anillo de cubierta, que es la causa principal del agrietamiento por contracción. La cristalización orientada radialmente durante el moldeo por inyección de materiales poliméricos debilita la resistencia a lo largo de las cuerdas y también es una causa de agrietamiento de la cubierta de plástico. Tomar medidas específicas puede reducir la tendencia al agrietamiento.