Dans la production industrielle et agricole et dans la vie quotidienne, il existe de nombreux cas de fissures du couvercle causées par la dilatation thermique et la contraction par le froid, qui affectent directement la circulation et l'utilisation des marchandises, provoquent des fuites de liquide et entraînent même des incendies. En mécanique élastique, la déformation est proportionnelle à la contrainte. L'Université de Hangzhou Dianzi utilise la méthode d'analyse de déformation pour résoudre le problème du calcul de la répartition des contraintes internes et de la résistance à la rupture de la corde. Après avoir amélioré la méthode de dérivation et le concept d'extension, de nouvelles fonctions structurelles ont été obtenues.

1 Caractéristiques et analyse des contraintes de la couverture

La géométrie du couvercle peut être considérée comme une combinaison d'un disque et d'un anneau. Pour un disque de rayon et . Si les taux de retrait radial et de corde de la partie de disque sont les mêmes, le taux de retrait relatif radial PD=△R/(2R)=△R/R, et le taux de retrait relatif périmétrique PC=2π△R/(2πR)= △ R/R, par rapport à PC=PD=△R/R, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'avantage évident dans le taux de retrait relatif dans la direction radiale par rapport à la direction de la corde.

2 Analyse des contraintes

2.1 L'effet de la déformation sur la contrainte

Selon la contrainte proportionnelle à l'allongement relatif, la contrainte de retrait dans la chaîne, la trame et la direction du matériau isotrope est équivalente, et la direction de l'ouverture de déchirure de la couverture doit être irrégulière. Selon la résistance à la traction du matériau polymère et la force radiale réelle convergeant vers le centre du cercle, même si la contrainte dépasse la résistance du matériau et qu'une fracture se produit, elle doit se produire près du centre du cercle où la contrainte est concentrée . Les 2 points ci-dessus sont compatibles avec le fait que la fissure se produit au bord de l'anneau de couverture.

2.2 Influence du procédé de moulage du matériau polymère sur les propriétés mécaniques

Considérant que le LDPE a de nombreuses branches, la cristallinité est d'environ 55 % à 60 % ; Le PEHD est linéaire, avec peu de branches et la cristallinité est de 85 % à 90 %. Lors du moulage par injection à partir du centre du disque, en raison de la fluidité, la partie disque du couvercle est principalement disposée dans une direction radiale en raison de l'écoulement radial. La résistance à la traction radiale du couvercle en plastique après refroidissement et moulage est élevée, et la résistance à la traction de la corde sera nettement inférieure à la direction radiale. Sous le taux de retrait, il est sujet à la fissuration radiale. L'orientation cristallographique du matériau polymère a un effet significatif sur la résistance, ce qui peut être appris à partir des propriétés mécaniques du film de polypropylène orienté biaxialement BOPP. Par exemple, le ruban d'emballage en PVC avec un remplissage 1:1 présente une différence significative de résistance en chaîne et en trame après étirement et mise en forme. La résistance mécanique et même la perméabilité à l'air des plastiques sont liées à des facteurs tels que la présence ou non de charges, la forme des charges et la cristallisation ou non des macromolécules linéaires. Une fois le polymère moulé étiré et orienté, sa résistance à la traction est grandement améliorée et il est facile à déchirer dans le sens de la trame. Fissures (généralement telles que des cerclages). L'auteur a effectué un grand nombre d'essais d'impact sur du polystyrène moulé par injection (PS) à porte centrale, des disques transparents et des plateaux en PS en forme de couvercle. Les statistiques montrent que les fissures d'impact sont généralement radiales ; La performance de flexion radiale du PS est bien supérieure à celle dans le sens de la corde. Sous l'action du moment de flexion dans le sens de la corde, l'échantillon de PS en forme d'éventail ou le disque mince de PS est facilement fracturé le long de la ligne d'écoulement radiale.

3 Influence de la concession radiale de la structure de l'anneau de couverture sur la contrainte

Le mécanisme réel de la couverture au travail est la partie intérieure et la couverture, et l'influence mutuelle entre les deux est la force externe. Pour la commodité de l'analyse, on suppose que le contenu ne rétrécit pas avec les changements de température et que le diamètre est le même que celui du couvercle.

3.1 Influence des concessions sur les performances de contrainte radiale et de corde

Lorsque la partie disque du couvercle se rétrécit radialement, en raison de la flexibilité du matériau polymère, un certain degré de fluage se produit dans le coin de raccordement de l'anneau de couvercle et de la partie disque, c'est-à-dire que la partie anneau de couvercle a une certaine réforme capacité. ), le résultat de la concession réduit la contrainte générée par l'obstruction radiale. Étant donné que le matériau dans la direction de la corde forme un anneau fermé, le matériau de l'anneau lui-même est impliqué l'un dans l'autre après le rétrécissement de la direction de la corde, et l'effet réel n'est pas une concession.

3.2 Contribution du taux de déformation en valgus de l'anneau de recouvrement à la contrainte de la membrure

Après que la partie de disque recule radialement, l'anneau de couverture annulaire est soumis à un moment de retournement. Supposons que le point de contact entre l'anneau de couverture et l'objet interne est O et que le rapport de longueur des bras de force aux deux extrémités de O est α = lB/lA, comme illustré à la figure 2. Après rétrécissement, la position naturelle de la l'anneau du couvercle doit être à R-△R à l'extérieur du centre du cercle. A ce moment, la longueur circonférentielle de l'anneau de couverture est C1=2π(R-△R). Du fait de l'obstruction du contenu du couvercle, sous l'action de la force de contraction radiale de la partie disque, le bord inférieur B de l'anneau du couvercle se retourne autour du point O. Afin de simplifier le calcul, un modèle de corps rigide est adopté et la distance horizontale entre le bord inférieur B de l'anneau de couverture retourné et le point d'appui de contact O entre l'objet intérieur et l'anneau de couverture est △r=α△R=lB ·△R/LA. Étant donné que la position naturelle de l'anneau de couverture après rétrécissement doit être à R-△R, la distance horizontale entre le bord inférieur B et le bord supérieur A après avoir été obstrué et renversé :

Le taux d'expansion périmétrique PC1 du bord inférieur B par rapport au bord supérieur A est :

Et le taux de retrait relatif du bord du disque PC=△C/C=△R/R, évidemment l'allongement relatif du périmètre après que le bord inférieur B est retourné est le bord supérieur A et le bord du disque (1 α)(1 △R /R) fois. Avec le changement de position du point d'appui O, α>1 dans de nombreux cas, la déformation relative dans le sens de la corde du bord inférieur de l'anneau de couverture B est beaucoup plus grande que la déformation relative dans le sens de la corde du bord du disque, et la fissure de retrait de la couverture coïncide avec cela. son inéluctabilité.

4 Solutions et mesures

Afin de réduire la tendance à la fissuration du couvercle, le bord inférieur de l'anneau de couvercle est déformé selon le rapport de longueur des bras des deux côtés de la pointe, ce qui peut réduire la position du point d'appui O ; augmenter l'allocation radiale du bouchon et rendre la bouche de la bouteille légèrement inclinée vers l'intérieur pour réduire le moment de contrainte interne et réduire la contrainte interne. L'ajout d'un anneau télescopique le long de la direction radiale sur le bord de la partie disque du couvercle peut réduire la déformation du bord du disque, et finalement réduire le déplacement des bords supérieur et inférieur de la partie anneau, réduisant ainsi considérablement la résistance interne causée par la déformation de l'anneau dans le sens de la corde. À l'heure actuelle, certains produits en forme de couvercle sont conçus avec une structure saillante annulaire basée sur la structure de bord de l'objet à déformer, ce qui peut réduire la résistance radiale, mais ne peut pas éviter les contraintes de corde. La flexibilité des matériaux polymères diminue à basse température, ce qui affecte directement la stabilité à basse température de la structure en forme de couvercle et améliore la fragilité.

5. Conclusion

La fissure de retrait à froid du couvercle répond aux conditions d'analyse mécanique depuis le bord inférieur de l'anneau du couvercle. En supposant que les taux de retrait de chaîne et de trame sont les mêmes, le retrait radial et dans le sens de la corde sont cohérents et la directionnalité de la contrainte de retrait libre sur la surface du disque n'a pas d'effet significatif. Le recul radial du couvercle réduit la génération de contraintes radiales, mais il n'y a pas de place pour un recul dans le sens de la corde, ce qui peut générer des contraintes plus importantes. Le taux de déformation relatif de l'anneau causé par la tendance à l'éversion du bord inférieur de l'anneau de couverture est important, ce qui augmente la contrainte de corde du bord de l'anneau de couverture, qui est la principale cause de fissuration par retrait. La cristallisation orientée radialement lors du moulage par injection de matériaux polymères affaiblit la résistance dans le sens de la corde et est également une cause de fissuration du couvercle en plastique. Prendre des mesures ciblées peut réduire la tendance à la fissuration.