Здесь мы моделируем ускоренное тепловое старение технической ткани и видим, как этот процесс старения влияет на механические свойства ткани.
Методическая статья
Здесь мы моделируем ускоренное тепловое старение технической ткани и видим, как этот процесс старения влияет на механические свойства ткани.
Архитектурная ткань AF9032 подверглась искусственному термческому старению для определения изменений материальных параметров ткани. Предлагаемый метод основан на ускоренном подходе к старению, предложенном Аррениусом. 300 мм х 50 мм образцы были сокращены в деформации и заполнить направления и помещены в тепловой камере при 80 градусов по Цельсию на срок до 12 недель или при 90 градусов по Цельсию в течение 6 недель. Затем, после одной недели кондиционирования при температуре окружающей среды, образцы были одноразовимо натянуты при постоянной скорости напряжения. Экспериментально параметры были определены для нелинейных упругих (линейных кусковидных) и вископластических (Bodner-Partom) моделей. Были изучены изменения в этих параметрах в отношении температуры и старения. В обоих случаях функция линейного приближения была успешно применена с использованием упрощенной методологии Arrhenius. Была получена корреляция для направления заполнения между экспериментальными результатами и результатами подхода Arrhenius. Для направления деформации результаты экстраполяции продемонстрировали некоторые различия. При обеих температурах наблюдались тенденции к увеличению и снижению. Закон Arrhenius был подтвержден экспериментальными результатами только для направления заполнения. Предлагаемый метод позволяет предсказать реальное поведение ткани во время долгосрочной эксплуатации, что является критическим вопросом в процессе проектирования.
Полиэстер основе архитектурных тканей обычно используются для строительства подвесных крыш1. Будучи относительно дешевыми с хорошими механическими свойствами, они могут быть использованы в долгосрочной эксплуатации (например, висячая крыша Лесной оперы в Сопоте - Польша). К сожалению, погодные условия, ультрафиолетовое излучение, биологические причины и эксплуатационные цели (сезон ные тренинг и ослабление2)могут повлиять на их механические свойства. Висячие крыши из AF9032, как правило, сезонные структуры подвергаются высокой температуре (особенно в солнечные дни летом), регулярное предварительное напряжение и ослабление. Для правильной конструкции подвесной крыши параметры ткани должны определяться не только в начале эксплуатации, но и после нескольких лет эксплуатации.
Анализ старения измеряет показатель старения и сравнивает начальные и конечные значения параметров для оценки воздействия старения. Cash et al.3 предложили один из самых простых методов путем сравнительного анализа 12 различных типов кровельных мембран. Эти мембраны подвергались воздействию наружного выветривания в течение 2 или 4 лет. Авторы использовали рейтинговую систему нескольких свойств для оценки долговечности ткани. Для проведения анализа полимерного теплового старения можно применять принцип временнойтемпературы (TTSP). Этот принцип гласит, что поведение материала при низкой температуре и при низком уровне деформации напоминает его поведение при высокой температуре и высоком уровне деформации. Простой мультипликативный фактор может быть использован для соотнеса текущих температурных свойств со свойствами при эталонной температуре. Графически это соответствует сдвигу кривой по шкале времени журнала. Что касается температуры, то предлагается два метода, чтобы объединить фактор смещения и температуру старения: уравнения Уильямс-Ландель-Ферри (WLF) и закон Arrhenius. Оба метода включены в шведский стандарт ISO 113465 для оценки срока службы и максимальной рабочей температуры для резиновых, или вулканизированных и термопластичных материалов. В последнее время, теплового старения и Arrhenius методологии были использованы в прогнозе жизни кабеля6,7, трубы отопления8, и полимерный клей PMMA4. Расширением закона Arrhenius является закон Айринга, который учитывает другие факторы старения (например, напряжение, давление и т.д.) 9. В качестве альтернативы, другие исследования предлагают и проверить простые линейные модели для описания старения (например, биосенсор старения10). Хотя метод Arrhenius широко используется, обсуждается его актуальность в прогнозе жизни каждого материала. Следовательно, метод должен быть использован с осторожностью, особенно с точки зрения первоначальных предположений и экспериментальныхусловий 6.
Как и большинство полимеров, полиэфирные ткани, используемые в текущих исследованиях, демонстрируют две различные переходные фазы, определяемые температурой плавления (Tm)и температурой перехода стекла (Tg). Температура плавления (Tm) - это температура, когда материал изменяется от твердого состояния к жидкому, а температура перехода стекла (Tg)является границей между стеклом и резиновыми состояниями11. По данным производителя, ткань AF9032 изготовлена из полиэфирных нитей (Tg, 100-180 х12,Т-м, 250-290 градусов по Цельсию13) и ПВХ-покрытия (Tg, 80-87 C14,15, Tm 160-260 c16). Температура старения T- должна быть выбрана ниже Tg. В солнечные дни температура на верхней поверхности подвесной крыши может достигать даже 90 градусов по Цельсию; таким образом, здесь проверяются две температуры старения (80 градусов по Цельсию и 90 градусов по Цельсию). Эти температуры ниже нити Tg и близко к покрытию Tg.
В текущей работе представлена работа протокола ускоренного старения по техническим тканям. Искусственное термическое старение используется для прогнозирования изменений свойств материала. В статье иллюстрируются соответствующие процедуры лабораторного тестирования и способ экстраполировать относительно краткосрочные экспериментальные результаты.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Ускоренные эксперименты по термостарению на технической ткани
2. Подготовка данных
3. Идентификация параметров материальных моделей
4. Экстраполяция Аррениуса
ПРИМЕЧАНИЕ: Закон Arrhenius основан на эмпирических наблюдениях, что повышение температуры окружающей среды приводит к ускорению ряда химических реакций, которые могут ускорить процесс старения, а также. Полное математическое представление концепции химической реакции Arrhenius можно найти в другом месте11,26. Закон Arrhenius в упрощенной форме называется "правило 10 градусов"27. Согласно этому правилу, окружающее повышение температуры примерно на 10 градусов по Цельсию теоретически удваивает скорость процесса старения. Таким образом, скорость реакции f определяется следующимобразом:

где T T - Tref является разница между температурой старения T и температурой обслуживания Tреф материала.
5. Представление данных
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Рисунок 2 сопоставляет кривые напряжения для деформации и заполняет направления ткани AF9032, полученные в разное время старения, при температуре 80 градусов по Цельсию для напряжения 0,001 с-1. Разница между 1 h период старения (справочный тест) и остальные периоды старения очевидна. Время старения, кажется, не существенно влияет на материальную реакцию в направлении деформации, так как кривые напряжения и напряжения очень повторяются, не показывая никаких важных различий в конеч...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта статья incudes подробный экспериментальный протокол для имитации лаборатории ускоренных экспериментов на полиэстер аранее и ПВХ покрытием тканей для гражданского строительства приложений. Протокол описывает случай искусственного теплового старения только путем повышения температуры окружающей среды. Это очевидное упрощение реальных погодных условий, поскольку уф-излучение и влияние воды играют дополнительную роль в старении материальных служб.
Как правило, условия ускоренного старения, вып...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Публикация этой работы была поддержана факультетом гражданского и экологического проектирования Гданьского технологического университета.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| AF 9032 техническая ткань | Shelter-Rite Seaman Corporation | ||
| нож ножницы | |||
| маркер | пернамент | ||
| линейка | |||
| Sigma Plot | Systat Software Inc. | т. 12.5 | |
| Испытательная машина Z020 | фирмы Zwick Roell | BT1-FR020TN. A50 | |
| TestXpert II программа | Zwick Roell | v. 3.50 | |
| Термокамера | Eurotherm Controls | 2408 | |
| трубчатый ключ | 13 мм | ||
| Видеоэкстензометр | Zwick Roell | BTC-EXVIDEO. PAC.3.2.RU | Вместо видеоэкстензометра может быть использован механический |
| VideoXtens | Zwick Roell | 5.28.0.0 SP2 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение