Nasze serwisy używają informacji zapisanych w plikach cookies. Korzystając z serwisu wyrażasz zgodę na używanie plików cookies zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki, które możesz zmienić w dowolnej chwili. Więcej informacji odnośnie plików cookies.

Obowiązek informacyjny wynikający z Ustawy z dnia 16 listopada 2012 r. o zmianie ustawy – Prawo telekomunikacyjne oraz niektórych innych ustaw.

Wyłącz komunikat

 
 

Logowanie

Logowanie za pomocą Centralnej Usługi Uwierzytelniania PRz. Po zakończeniu pracy nie zapomnij zamknąć przeglądarki.

Mechanika

Mechanika
89 (1/17), DOI: 10.7862/rm.2017.03

Selected aspects of manufacturing and strength evaluation of porous composites based on numerical simulations

Wiesław FRĄCZ, Grzegorz JANOWSKI, Grażyna RYZIŃSKA

DOI: 10.7862/rm.2017.03

Abstract

In this paper the numerical simulations of microcellular injection molding process for polymer composite with glass fiber for variable content of pores were carried out. In order to evaluate the strength of the three-phase composite structure (polypropylene PP as a matrix, 20% wt. of glass fiber GF and 1-9 % vol. of the pores) a microstructural analysis was performed and strength calculations were conducted using the Mori-Tanaka homogenization model. The analyzed product (the base of industrial mop) was subjected to the loading in Ansys 14.5 commercial code, considering the impact of pores content on its mechanical properties. Furthermore, the paper presents the visualization of calculated composite microstructure for variable pores contents.

Full text (pdf)

References

  1. Bociąga E.: Specjalne metody wtryskiwania tworzyw polimerowych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008.
  2. Bociąga E.: Wtryskiwanie mikroporujące (MuCell), [in:] (Koszkul J., Bociąga E.(red.), Postęp w przetwórstwie materiałów polimerowych, CWA Regina Poloniae, Częstochowa 2006.
  3. Garbacz T.: Struktura i właściwości porowatych wytworów wtryskiwanych, Polimery, 58 (2013) 295-303.
  4. Bociąga E., Palutkiewicz P.: Wtryskiwanie mikroporujące, Przetwórstwo Tworzyw, 19 (2013) 309-317.
  5. Steinbichler G.: Nowa technologia spieniania drobnokomórkowego wyprasek
    - MuCell. Technologie wtryskiwania, jakość i efektywność, Wydawnictwo Plastech, Warszawa 2000.
  6. Macyszyn J., Kozłowski M.: Tworzywa termoplastyczne o strukturze komórkowej, http://www.eko-dok.pl/2012/40.pdf (access: 01.01.2017r.)
  7. Bieliński, M.: Techniki porowania tworzyw termoplastycznych, Wydawnictwo Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej, Bydgoszcz 2004.
  8. Guanghong H., Yu W.: Microcellular Foam Injection Molding Process. Some Critical Issues for Injection Molding, In Tech, Shanghai 2012.
  9. Bravo V.L., Hrymak A.N.: Nozzle injection of physical blowing agents in the injection molding of microcellular foams, Int. Polymer Processing, 20 (2005) 149-156.
  10. Osswald T., Turng L., Gramann P.: Injection molding handbook, Hanser-Gardner, Cincinnati 2001.
  11. Hwang S., Chen S., Chung M.: Study on the mechanical properties of microcellular injection molded parts, ANTEC Conf. Proc., 2 (2005) 776-780.
  12. Palutkiewicz P., Wawrzyniak J.: Wpływ warunków uplastyczniania na właściwości i strukturę wyprasek z PE-HD z poroforem, Przetwórstwo Tworzyw, 18 (2012) 489-494.
  13. Palutkiewicz P.: Symulacje komputerowe procesu wtryskiwania porującego, Polimery, 60 (2015) 132-143.
  14. Ogierman W., Kokot G.: Mean field homogenization in multi-scale modelling of composite materials, J. Achievements Mat. Manuf. Eng., 61 (2013) 343-348.
  15. DIGIMAT software documentation, e-Xstream engineering,  2015.
  16. Mori T., Tanaka K.: Average stress in the matrix and average elastic energy of materials with misfitting inclusions, Acta Metallurgica, 21 (1973) 571-574.
  17. Gajdoš I., Duleba B., Spišák E., Greškovič F., Dulebová L.: Optimization of injection molding process by DOE, Hutnik, 81 (2014) 470- 475.
  18. Błędzki A.K., Faruk O., Kirschling H., Kühn J., Jaszkiewicz A.: Microcellular polymers and composites, Polimery, 10 (2006) 697-703.
  19. Ameli A., Jung P.U., Park C.B.: Electrical properties and electromagnetic interference shielding effectiveness of polypropylene/carbon fiber composite foams, Carbon, 60 (2013) 379-391.
  20. Frącz W. Janowski G.: Zaawansowana analiza wytrzymałościowa wypraski
    z kompozytu WPC z uwzględnieniem powtryskowej orientacji włókien w osnowie polimerowej, Mechanik, 7 (2016) 628-630.
  21. Maier C., Calafut T.: Polypropylene: the definitive user's guide and databook, William Andrew, Norwich 1998.
  22. Ayadi A., Nouri H., Guessasma S., Roger F.: Determination of orthotropic properties of glass fibre reinforced thermoplastics using X-ray tomography and multiscale finite element computation, Composite Structures, 136 (2016) 635-649.
  23. Mayer P., Kaczmar J.W.: Właściwości i zastosowania włókien węglowych i szklanych, Tworzywa sztuczne i chemia, 6 (2008), 52-56.
  24. Kramschuster A., Cavitt R., Ermer D., Chen Z., Turng L.S.: Quantitative study of shrinkage and warpage behavior for microcellular and conventional injection molding, Polymer Eng. Sci.., 45 (2005) 1408-1418.

About this Article

TITLE:
Selected aspects of manufacturing and strength evaluation of porous composites based on numerical simulations

AUTHORS:
Wiesław FRĄCZ (1)
Grzegorz JANOWSKI (2)
Grażyna RYZIŃSKA (3)

AUTHORS AFFILIATIONS:
(1) Rzeszow University of Technology
(2) Rzeszow University of Technology
(3) Rzeszow University of Technology

JOURNAL:
Mechanika
89 (1/17)

KEY WORDS AND PHRASES:
microcellular composites, numerical simulations, Digimat, Ansys, Mori-Tanaka homogenization method

FULL TEXT:
http://doi.prz.edu.pl/pl/pdf/mechanika/198

DOI:
10.7862/rm.2017.03

URL:
http://dx.doi.org/10.7862/rm.2017.03

RECEIVED:
2017-02-14

ACCEPTED:
2017-03-11

COPYRIGHT:
Publishing House of Rzeszow University of Technology Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza; al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów
tel.: +48 17 865 11 00, fax.: +48 17 854 12 60
Administrator serwisu:

Deklaracja dostępności | Polityka prywatności