CAE w przetwórstwie tworzyw sztucznych cz. 1/2

Badania i rozwój w dziedzinie jaką jest przetwórstwo tworzyw sztucznych, zgodnie z obowiązującym trendem, ukierunkowały się na próbę numerycznego opisu fizycznych właściwości i zachodzących procesów. W konsekwencji coraz częstsze staje się stosowanie narzędzi wspomagających projektowanie procesów, należących do grupy CAE (ang. computer aided engineering) i w rezultacie eliminowanie modeli fizycznych.

Tworzywa sztuczne wykazują cechy ciał stałych i cieczy w zależności od skali czasu. Wiele zjawisk związanych z procesami obróbki tworzyw sztucznych jak i właściwości samych materiałów nie sposób opisać ściśle. Na przestrzeni lat badania i doświadczenia pomogły znaleźć odpowiedź na wiele problemów, pozwoliły opisać wiele procesów i wytłumaczyć towarzyszące im mechanizmy.
Procesy przetwórstwa tworzyw sztucznych, z punktu widzenia mechaniki płynów to w ogólnym przypadku złożone, trójwymiarowe przepływy nienewtonowskie i nieizotermiczne także nieustalone.
Wyznaczenie ruchu w zadanej geometrii sprowadza się do rozwiązania układu równań różniczkowych mechaniki ośrodków ciągłych (ciągłości, ruchu, energii) z odpowiednim równaniem konstytutywnym materiału oraz odpowiednimi warunkami brzegowymi i początkowymi. Rozwiązania analityczne problemów występujących w przetwórstwie tworzyw sztucznych, możliwe są jedynie dla stosunkowo prostych przypadków przepływów. Jeżeli uwzględnić możliwie dokładny opis zjawisk, nieodzowne staje się zastosowanie metod numerycznych. W przetwórstwie tworzyw sztucznych metoda elementów skończonych, MES (ang. finite element method, FEM) jest dzisiaj najczęściej wykorzystywaną metodą w komercyjnych aplikacjach.

Komentarze

Prześlij komentarz

Popularne posty z tego bloga

Optymalizacja w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Obraz
Bardzo skrótowo przedstawię wstęp do optymalizacji na przykładzie wytłaczania jednoślimakowego tworzyw sztucznych . Podkreślić należy, że wymienione metody mogą być stosowane w innych procesach przetwórstwa tworzyw sztucznych. Po pierwsze definicja, spis metod wykorzystywanych w optymalizacji, pozyskiwanie danych wejściowych i wyjściowych, na końcu dane wejściowe i wyjściowe wytłaczania jednoślimakowego tworzyw sztucznych. Każdą czynność do wykonania możemy przedstawić jako rozwiązanie zadania. Proces optymalizacji polegałby na przeszukaniu przestrzeni możliwych rozwiązań, celem znalezienia „najlepszych” (ekstremum) przy założonych kryteriach, zdefiniowanej funkcji celu (np. maksymalna wydajność, minimalne zużycie mocy). W małych przestrzeniach rozwiązań klasyczne metody np. statystyczna (analiza regresji), polegające na całkowitym przeszukiwaniu są zwykle wystarczające. W większych przestrzeniach rozwiązań trzeba stosować wyspecjalizowane metody sztucznej inteligencji (ang. arti
Czytaj więcej

Lepkość polimerów

Obraz
W uzupełnieniu wcześniejszych informacji o lepkości ( 1 , 2 ), wiemy już co to jest, kilka informacji dodatkowych. Pojęcie lepkości zdefiniowane przez Newtona, ma stałą wartość, jest to lepkość dynamiczna , definiowana jako kąt pochylenia krzywej płynięcia względem osi szybkości ścinania . Krzywa płynięcia płynów nienewtonowskich 1, 2, 3 – płyny które nie mają granicy płynięcia, 1 – newtonowski, 2 - pseudoplastyczny (rozrzedzany ścinaniem), 3 - dilatantny (zagęszczany ścinaniem). 4, 5, 6 – płyny które mają granicy płynięcia, 4 – Binghama , 5 - rozrzedzany ścinaniem 6 - zagęszczany ścinaniem Liniowa zależność między naprężeniem stycznym i szybkością ścinania obowiązuje dla wielu płynów: powietrza, wody, benzyny, ciekłych, metali, słuszna jest dla wszystkich gazów, cieczy, roztworów o małej masie cząsteczkowej. Istnieją materiały ( płyny nienewtonowskie ), które nie wykazują liniowej zależności między naprężeniem stycznym i szybkością ścinania, należą do nich stopione pol
Czytaj więcej

Czy poli(chlorkek winylu) jest szkodliwy?

Podstawowym błędem popełnianym przy ocenie szkodliwości poli(chlorku winylu) jest utożsamianie jego właściwości z właściwościami: chlorku winylu , czyli monomeru do jego produkcji, oraz chloru . Czyż nie prawdą jest, iż cząsteczki łącząc się w inne związki chemiczne zmieniają swoje właściwości? Utożsamianie PVC z chlorkiem winylu i alarmowanie o jego szkodliwości, porównać można by do alarmowania o szkodliwości poliwęglanów, ze względu na to iż synteza 1 mol bisfenolu A wymaga 1 mol fosgenu, bardzo przecież szkodliwego. Czyż nie dobrym argumentem jest obojętność fizjologiczna i brak toksyczności poli(chlorku winylu) potwierdzona zastosowaniem w wielu wyrobach dla medycyny, takich jak dreny, cewniki, wzierniki, rurki do hemodializy, urządzenia do transfuzji krwi oraz worki na krew i płyny infuzyjne. Przecież wszystkim tym wyrobom stawiane są bardzo rygorystyczne wymagania, które PVC spełnia. Najczęstsze zarzuty stawiane PVC to: 1 z wyrobów PVC uwalnia się rakotwórczy chlorek winylu ,
Czytaj więcej