Mezőgazdasági gépesítési tanulmányok Agricultural Engineering Research MŰANYAG CSOMAGOLÓ- ÉS TAKARÓ FÓLIÁK REOLÓGIAI VIZSGÁLATA

Átírás

1 Mezőgazdasági gépesítési tanulmányo Agricultural Engineering Research Kiadó: Dr. Fenyvesi László főigazgató FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet özleménye Bulletin of the Hungarian Institute of Agricultural Engineering XLIII. évfolyam, 1.sz./Vol. XLI.No 1. Szeresztő: Dr. Csermely Jenő tudományos tanácsadó MŰANYAG CSOMAGOLÓ- ÉS TAKARÓ FÓLIÁK REOLÓGIAI VIZSGÁLATA Rheological research of plastic wrapping films and covers films Írta: Attila Csatár László Csorba Gödöllő, 2005

2 Summary In order to describe the mechanical response of clingfilms and to perform strength calculations it is necessary to now the material equation of the chosen clingfilm, namely the mathematical connection which describes the relations among mechanical tensions and specific elongations. Polymers, that are the materials of the clingfilms, show such ind of response that is typical of non-newton fluids. Rheology deals with this ind of flow characteristics. I our study we have analysed linear visco-elastic rheological models in order to carryout strength calculations, using up measuring results, applying of finite element method. The linear visco-elastic model system in uniaxial state can be described by the following differential equation system: σ + n b d σ = a ε + 0 = 1 dt = 1 m a d ε dt where the a o ; a and b coefficients are the characteristic parameters for the given material. In order to determine these parameters we have carried out creeping and relaxation examinations. Method of the creeping examination is that following a quic up-loading of the test piece we have to measure the continuous deformation at constant load. As for the examination of the relaxation following a rapid up-loading we held the deformation on a constant value and in the meantime we measure the changing of tension against time. Creeping and relaxation curves are fitted on those points that we gained during measurings and parameters are calculated on the basis of the principle of the minimum quadrates. Linear visco-elastic models and equations of creeping and relaxation, gainig from differential equations, are shown in our study. Measuring methods, woring up of measuring results and calculations of finite element tension and change form, using up the given parameters, are also maing nown in our study. Összefoglalás A műanyag fóliá mechaniai viseledéséne leírásához, a szüséges szilárdságtani számításo elvégzéséhez ismerni ell a választott fólia anyagegyenletét, vagyis azt a matematiai apcsolatot, amelyi leírja a mechaniai feszültsége és a fajlagos nyúláso viszonyát. A fóliá alapanyagát épező polimere terhelés hatására nem-newtoni folyadéora jellemző viseledést mutatna. Ezen folyási tulajdonságoal a reológia foglalozi. Dolgozatunban lineáris viszoelasztius reológiai modelleet elemeztün azzal a szándéal, hogy mérési eredménye felhasználásával szilárdsági számításoat végezzün végeselem módszer alalmazásával. A lineáris viszoelasztius modellrendszer egytengelyű állapotban a övetező differenciálegyenlet-rendszerrel írható le:

3 σ + n b d σ = a ε + 0 = 1 dt = 1 m a d ε dt ahol, az a 0, a és b együttható az anyagra jellemző paramétere. Ezen paramétere meghatározására úszás illetve relaxációs vizsgálatoat végeztün. Kúszásvizsgálatnál az eljárás az, hogy a fólia próbatest gyors felterhelését övetően az állandó értéen tartott terhelés mellett mérni ell az időben elhúzódó deformációt. Relaxáció vizsgálatnál pedig a gyors felterhelés után az elért alaváltozást tartju állandó értéen és özben mérjü a feszültség változását az idő függvényében. A mérése során nyert pontora illesztjü a fenti differenciálegyenletből levezethető úszási, illetve relaxációs görbéet és a legisebb négyzete elve alapján számolju i a paramétereet. Univerzális anyagvizsgáló gép (INSTRON 5581)

4 Kúszás vizsgálat (F I.) 0,7 0,6 0,5 Nyúlás [-] 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Mért nyúlás Számított nyúlás Idő [sec] Kúszás vizsgálat Relaxációs vizsgálat (F I.) 6 5 Feszültség [MPa] Mért feszültség Számított feszültség Idő [sec] Relaxációs vizsgálat

5 A fóliában ébredő reduált feszültség