Finite element analysis of three-point bending of a T-beam structural biaxial highly oriented polymer material

C.-L. Wei; Y. Chang; Y.-C. Lee; R. Lee; T.-W. Luo; J.-H. Chen

doi:10.14314/polimery.2018.3.6

Data publikacji : 2021-01-13

Tom 63 Nr 3 (2018)

Analiza metodą elementów skończonych zginania trójpunktowego belki teowej wykonanej z wysoko zorientowanego dwuosiowo materiału polimerowego

C.-L. Wei Y. Chang Y.-C. Lee R. Lee T.-W. Luo J.-H. Chen

DOI: https://doi.org/10.14314/polimery.2018.3.6

Abstrakt

Polimery o dwuosiowo zorientowanych łańcuchach makrocząsteczek są materiałami ortotropowymi, wykazującymi dużą wytrzymałość na rozciąganie oraz niewielką wytrzymałość na ścinanie w kierunku długości. Elementy konstrukcyjne wytworzone z materiału ortotropowego o małej wytrzymałości na ścinanie są podatne na przedwczesne uszkodzenie pod wpływem naprężeń ścinających. Przy zginaniu trójpunktowym w przekroju ich profilu występują zarówno naprężenia rozciągające i ściskające w kierunku podłużnym, jak i naprężenia ścinające. Metodą elementów skończonych analizowano rozkład naprężeń rozciągających, ściskających i ścinających w kierunku podłużnym wysoko zorientowanych polimerów (HOP) w celu określenia optymalnego stosunku długości do wysokości w kształtach konstrukcyjnych. Do symulacji naprężeń obciążeniowych w zginaniu trójpunktowym belki teowej wykorzystano program komputerowy Abaqus. Stwierdzono, że przy stałej powierzchni przekroju poprzecznego belki jej wytrzymałość na ścinanie zmienia się wraz ze zmianą długości. Badano również kolejność występowania uszkodzeń pod wpływem działania sił rozciągających i ścinających. Symulacja wykazała, że przy stosunku długości do wysokości w zakresie od 4 : 1 do 20 : 1 występuje strefa naprężeń, w której mogą się pojawiać uszkodzenia w wyniku rozciągania lub ścinania. Uzyskane wyniki można wykorzystać w projektowaniu i optymalizacji belek konstrukcyjnych.

Słowa kluczowe

solid phase processing ; highly oriented polymer (HOP) ; orthotropic materials ; T-beam ; three-point bending ; finite element proces w fazie stałej ; wysoko zorientowany polimer ; materiały ortotropowe ; belka teowa ; zginanie trójpunktowe ; elementy skończone

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Wei, C.-L., Chang, Y., Lee, Y.-C., Lee, R., Luo, T.-W., & Chen, J.-H. (2021). Analiza metodą elementów skończonych zginania trójpunktowego belki teowej wykonanej z wysoko zorientowanego dwuosiowo materiału polimerowego. Polimery, 63(3), 219–223. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.3.6

Bibliografia

Ward I.M.: Advances in Polymer Science 1985, 70, 1. http://dx.doi.org/10.1007/3-540-15481-7_6

[2] Coates P.D., Caton-Rose P., Ward I.M., Thompson G.: Science China Chemistry 2013, 56, 1017. http://dx.doi.org/10.1007/s11426-013-4881-1

[3] Smith P., Lemstra P.J.: Journal of Materials Science 1980, 15, 505. http://dx.doi.org/10.1007/BF02396802

[4] Rane R.H.: “Microstructure development in solid state processing of polypropylene-talc composites and melt processing of high molecular weight HDPE-clay nanocomposites”, Ph.D. Thesis, Michigan State University, Michigan, USA, 2013, p. 2.

[5] Coates P.D., Ward I.M.: Polymer 1979, 20, 1553. http://dx.doi.org/10.1016/0032-3861(79)90024-7

[6] Theil M.H.: Journal of Polymer Science Part C: Polymer Letters 1979, 17, 744. http://dx.doi.org/10.1002/pol.1979.130171112

[7] Stehling F.C., Huff T., Speed C.S., Wissler G.: Journal of Applied Polymer Science 1981, 26, 2693. http://dx.doi.org/10.1002/app.1981.070260818

[8] Richardson A., Hope P.S., Ward I.M.: Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition 1983, 21, 2525. http://dx.doi.org/10.1002/pol.1983.180211209

[9] Kaito A., Nakayama K., Kanetsuna H.: Journal of Applied Polymer Science 1986, 32, 3499. http://dx.doi.org/10.1002/app.1986.070320212

[10] Alcock B., Cabrera N.O., Barkoula N.M., Peijs T.: European Polymer Journal 2009, 45, 2878. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2009.06.025

[11] Taraiya A.K., Mirza M.S., Mohanraj J. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2003, 88, 1268. http://dx.doi.org/10.1002/app.11848

[12] Ellison M.S., Corona E.: Journal of Engineering Mechanics 1998, 124, 818. h t t p : / / d x . d o i . o r g / 1 0 . 1 0 6 1 / ( A S C E ) 0 7 3 3 -9399(1998)124:8(818)

[13] Mirza M.S., Taraiya A.K., Ward I.M., Barton D.C.: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering 2003, 217, 123. http://dx.doi.org/10.1177/095440890321700203

[14] Mohanraj J., Bonner M.J., Barton D.C., Ward I.M.: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering 2007, 221, 47. http://dx.doi.org/10.1243/0954408JPME95

[15] Abaqus analysis user’s manual, Abaqus Inc, 2015, p. 123.

[16] Extren design manual, Strongwell Corp, 1997, p. 38.

[17] Zhao X., Ye L.: Materials Science and Engineering: A 2011, 528, 4585. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2011.02.039

Google Scholar

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0

C.-L. Wei help@libcom.pl

Afiliacja
National Taipei University of Technology, Graduate Institute of Manufacturing Technology, Taipei 10608, Taiwan

Y. Chang

Afiliacja
National Taipei University of Technology, Graduate Institute of Manufacturing Technology, Taipei 10608, Taiwan

Y.-C. Lee

Afiliacja
National Taipei University of Technology, Graduate Institute of Manufacturing Technology, Taipei 10608, Taiwan

R. Lee

Afiliacja
National Taipei University of Technology, Graduate Institute of Manufacturing Technology, Taipei 10608, Taiwan

T.-W. Luo

Afiliacja
National Taipei University of Technology, Graduate Institute of Manufacturing Technology, Taipei 10608, Taiwan

J.-H. Chen

Afiliacja
National Taiwan Normal University, Department of Industrial Education, Taipei 10610, Taiwan