ANSYS research of shape memory effects in cross-linked polyethylene products

Abstract

Цель настоящей работы заключалась в выяснении причин осевой усадки термоусаживаемых трубок из сшитого полиэтилена на этапе экспандинга в технологическом процессе их изготовления, поиске способов устранения данной проблемы, а также в численном моделировании термомеханического поведения изделий из полимерных материалов с памятью формы. Для этого сначала в пакете ANSYS была выбрана адекватная физическая модель для описания термомеханического поведения полимерных материалов с памятью формы, разработана и реализована программа экспериментов по идентификации материальных констант сшитого полиэтилена, осуществлены верификационные испытания. Затем проведено упрощенное численное моделирование термомеханического поведения термоусаживаемой трубки средствами программного пакета ANSYS, не учитывающее движение заготовки по полости экспандера. Для устранения продольной усадки предложено сохранять продольный размер заготовки путем приложения осевой силы определенной величины. Найдены значения осевой силы, которым отвечают продольная усадка, не превышающая 1%, и 15%-ная продольная усадка. Сделан вывод, что причиной появления продольной усадки является действие слишком большой осевой силы. В последнем разделе статьи представлено численное моделирование реального технологического этапа экспандинга термоусаживаемой трубки. Вычислены величины осевой силы, действующей в заготовке, при равенстве скоростей подачи и извлечения заготовки из экспандера для обеспечения постоянства ее длины в первом случае и при 15%-ном начальном удлинении во втором случае. Расчетные данные подтверждают первоначальное предположение о причинах появления продольной усадки.

Prediction of The Mechanical Behavior of Polylactic Acid Parts with Shape Memory Effect Fabricated by FDM

“…Here, we considered the method to calculate the Prony series from DMA data. The determining relation is represented by the viscoelastic Prony model in the case of the absence of volumetric relaxation [35]:…”

“…Often, to obtain experimental parameters, test data are used not for shear, but for uniaxial tension, as was also used in our study. Therefore, the relaxation module for uniaxial stretching will be represented as [35]:…”

“…Using the calculation part with related equations in the approach by Smetannikov et al, we assumed [35]:…”

“…where A(t) is the shift function. Time-temperature superposition is achieved by the William-Landel-Ferry (WLF) shift factor as given in the next equation [35,36]:…”