适用性评估Ethylene-Vinyl-Acetate (EVA)作为材料动态光弹性贴片gydF4y2Ba

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提交:2012年2月13日gydF4y2Ba
发布:5月29日,2012年gydF4y2Ba

主题gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba
关键字gydF4y2Ba
介绍gydF4y2Ba
实验gydF4y2Ba
伊娃的属性用于实验gydF4y2Ba
过程评价的应力波速度gydF4y2Ba
过程评价的玻璃化转变温度(Tg)gydF4y2Ba
过程评价应力光学系数gydF4y2Ba
结果与讨论gydF4y2Ba
结果应力波速度gydF4y2Ba
玻璃化转变温度的结果gydF4y2Ba
结果应力光学系数gydF4y2Ba
结论gydF4y2Ba
引用gydF4y2Ba
详细联系方式gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

论文的基本目的是评估的适用性ethylene-vinyl-acetate (EVA)作为动态光弹性涂层的材料的应用。适应性是通过计算判断光学、机械和热参数。杨氏模量、应力光学系数、应力波速度、密度和玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba探索。压力波速确定的杨氏模量和材料密度。杨氏模量的实验评估使用万能试验机(UTM)。玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)被发现使用差示扫描量热法(DSC)。压力波速确定使用poledioscope实验。最后这些评估参数提出了在一起的理由EVA动态光弹性贴片程序的适用性。得出伊娃是一个潜在的材料在动态条件下作为光弹性贴片。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

Ethylene-Vinyl-Acetate (EVA)、光测弹性学、玻璃化转变温度、压力波速,偏光镜gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

光测弹性学是一个著名的照相制版工艺现象表现出的材料如塑料、玻璃、透明橡胶、方解石等由于财产称为双折射。亚博网站下载双折射材料表现出的能力翻倍的诱导应力下的折射指数[1]。这种现象在战术上利用压力对材料工程师评估。使用的仪器被称为偏光镜。偏光镜包括两个部分——偏振器和分析器。有许多类型的偏光镜在文学和商业上可用,如线性偏光镜,圆形偏光镜,灰场偏光镜,poledioscope等等。而一个描述关于这里的仪器是无关紧要的,所有这些类型之间有许多相似之处,它们包含一个或多个偏振器和分析器部分偏振过滤器,一个光源的波长偏振器和一个摄像头捕捉图像(所产生的边缘应力)分析器部分。的示意图中所描绘的一样poledioscope[2]和这里用于实验测试的光弹性材料如图1所示。gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba一个典型poledioscope的示意图。gydF4y2Ba

对于使用光弹的压力测试,材料本质上应该是双折射。然而金属和陶瓷的主要材料进行压力测试在这个时代并不会出现这种现象。亚博网站下载为了解决这个问题,这种材料是涂有一层薄薄的光弹性材料,这成为严格连着被测试的亚博网站下载样品材料[3]。无数这样的涂层材料存在,这取决于特定的应用程序和测亚博网站下载试环境。一些常用材料的例子包括环氧树脂(环氧树脂),铸塑酚醛塑料,聚亚博网站下载氨酯、合成橡胶等。环氧树脂和铸塑酚醛塑料材料具有高的杨氏模量范围3000 - 4000 MPa。而高杨氏模量材料在1000 -7000 MPa范围适用于静亚博网站下载态光弹性实验即静载荷、材料与低杨氏模量在-10 MPa范围0.01[4]用于动态光测弹性学。这背后的原因是,通过材料应力波传播速度等于根号杨氏模量和密度的比值。上述材料的密度作为光弹性涂层和谎言之间亚博网站下载变化不大的范围900 - 1200公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。因此杨氏模量成为决定性因素等应力波速度值的材料,因此其高价值的速度会导致更大的压力。亚博网站下载在光弹性实验中应力波传播速度的材料被视为光弹性条纹。在动态应用程序,如果边缘(图片模式)生成由于压力或负荷变化快,相对于相机的帧速率偏光镜,摄像机的图像变得模糊。所以在动态应用程序时,就会强制使用材料具有低应力波所订200 m /秒的速度(5、6)。亚博网站下载满足这个条件只有在光弹性贴片使用的材料的杨氏模量很低。常用的例子低杨氏模量材料是聚氨酯和合成橡胶。亚博网站下载聚氨酯机械加工性较差。合成橡胶的光弹性敏感是贫穷和定量是没有定义的。因此材料常亚博网站下载用的今天压力测试应用程序的一些限制像可怜的可加工性,可怜的光弹性灵敏度、高成本等不理想,因此介绍了测试和困难也会影响分析结果的准确性。 In order to confiscate the existing limitations and to ensure accurate stress testing under dynamic situations, authors were encouraged find some suitable material which does not bear these limitations thus rendering dynamic photoelastic stress testing process to be more accurate and industrially reliable.

伊娃,乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物是一个透明的橡胶塑料专门用于电子工业包装、密封和作为粘合剂。它是现成的,便宜的;它可以很容易地塑造或形成所需的形状和具有良好的切削加工性能。然而,这种材料的使用作为一个动态光弹性贴片不引用或建立在文献中。商业上,这种材料仍然没有找到自己的应用程序作为光弹性涂层材料。因为伊娃不承担局限在现有动态光弹性涂层材料,作者测试和验证的有效性和适用性EVA用于动态光弹性应用程序。亚博网站下载gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

伊娃的实验测量所需参数,以检查其作为动态光弹性涂层材料的适宜性。有很多供应商在市场上提供ethylene-vinyl-acetate共聚物。它们包括班贝克聚合物,波士胶、西湖化工公司,等等。每个供应商市场的产品变量的类型单体内容。gydF4y2Ba

伊娃的属性用于实验gydF4y2Ba

我们使用poly-EVA西湖化工公司提供的样本viz. grade-EF437包含2.5%的醋酸乙烯酯。这种等级是专门选择,因为它具有优良的光学性能和高的抗拉强度的破坏轴承数值等于24 MPa根据公司规范。gydF4y2Ba

EVA材料被加热到82°C 120秒微波炉内。在这些条件下的伊娃样品融化液态形式。伊娃在液态涌入一个圆柱形死于高5厘米,内径1.1厘米。下的死受到快速冷却制冷设备与温度设置为4分钟10°C。快速冷却的熔岩伊娃将它转化为固体形态的关键因素决定其适用性在光弹性涂层的应用程序。观察到,如果这些条件没有跟着,和熔融EVA逐渐凝固,加工EVA的颜色略有变化对乳白影响其透明度。固体气缸通过这个过程是用于万能试验机(UTM)评估伊娃和随后的杨氏模量描述的应力波速度在以后的部分。类似的处理条件用于外套金属磁盘光学系数评价所需的压力。保持完整的实验过程EVA处理上述条件是用于评估的玻璃化转变温度。gydF4y2Ba

过程评价的应力波速度gydF4y2Ba

应力波速度与动态杨氏模量和密度的相关方程1 [7]。gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba
EgydF4y2Ba_DgydF4y2Ba是动态杨氏模量。gydF4y2Ba
ν是应力波速度。gydF4y2Ba
ρ是材料的密度。gydF4y2Ba

为了访问动态杨氏模量,材料的圆柱试样加载在万能试验机(UTM)和应力和应变之间的关系是获得使用ASTM D638标准方法。实验设置如图2所示。相同的密度EVA杆是评估使用液体位移法。伊娃棒浸入含有煤油测量仪。液位对应的增加样品的体积。访问密度的比EVA考虑杆的质量和体积。gydF4y2Ba

图2。gydF4y2Ba实验设置评估伊娃样品的应力应变关系。gydF4y2Ba

过程评估的玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)gydF4y2Ba

差示扫描量热法(DSC)是用来确定玻璃化转变温度TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba。这是一个至关重要的参数,因为它的温度从硬脆材料更改状态到软橡胶状态[8]。由于材料特性这个过渡状态切换时突然发生了变化。科学背景来确定TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba在[9 - 11]使用DSC进行描述。gydF4y2Ba

过程评价应力光学系数gydF4y2Ba

为了确定的应力光学系数EVA聚合物,使用[12]中提出的方法。圆盘直径8.930厘米,厚度1.76毫米,涂以EVA材料层厚度1.36毫米受到压缩载荷下4.55 n的负载加载磁盘压缩加载下示意图如图3所示。gydF4y2Ba

图3。gydF4y2Ba原理图的加载磁盘。gydF4y2Ba

从弹性理论[13],解决方案给出正常应力沿横向直径数学方程2 - 4。gydF4y2Ba

P是应用负载,h和D分别样品厚度和直径。gydF4y2Ba

四个图像得到四种不同分析器方向即为0,45岁,90年和1350年分别在一个相机镜头使用poledioscope磁盘加载条件下时。可以捕获四个图像在一枪poledioscope使用多图像透镜(分束器)或一个万花筒分析器部分。灰场偏光镜或poledioscope(结合灰场的偏振镜和一个万花筒)光强度的测量值图像/图像检测单元是由方程5和6 [14]gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba
我正在考虑的是图像像素的强度检测装置的偏光镜。gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}=一个gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ 2的平均光强检测器收集的单位。gydF4y2Ba
α是线性极化的方向盘子分析器。gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba
圆偏振光的振幅。gydF4y2Ba
β快轴的方向或等同于第一主应变方向的参考。gydF4y2Ba
Δ是慢轴的相位滞后量相比快轴。gydF4y2Ba

这些α的值(即0、45、90、135度),方程2可以写成方程9到12。gydF4y2Ba

解决这些方程Δ和β的值可以表示为公式13和14。gydF4y2Ba

这个方程尤其适合sub-fringe光测弹性学,很难识别个别边缘由于压力诱导的低价值。相位滞后(缺陷)Δ15[15]由方程给出:gydF4y2Ba

在那里,gydF4y2Ba
C是应力光学系数。gydF4y2Ba
t是试样厚度。(2 t用作光穿过涂层两次反射光测弹性学)。gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba_11gydF4y2Ba和σgydF4y2Ba_22gydF4y2Ba主应力。gydF4y2Ba
使用的光源的波长λ(590海里)。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

结果应力波速度gydF4y2Ba

应力应变关系获得使用UTM设置如图4所示。杨氏模量的应力应变曲线的斜率在弹性限度内,发现了大约0.0105的绩点。材料密度是9.254 X 10gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。因此使用方程1的值应力波速度是106.542米/秒。亚博网站下载材料应力波的速度这个顺序是适用于动态光测弹性学。gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba应力和应变之间的关系,使用UTM伊娃了。gydF4y2Ba

玻璃化转变温度的结果gydF4y2Ba

被测样品的玻璃化转变温度是-25°C在加热和冷却期间-20°C。情节使用DSC得到如图5所示。gydF4y2Ba

图5。gydF4y2Ba热容与温度之间的关系为伊娃获得使用DSC加热/冷却速度10°C /分钟。gydF4y2Ba

结果应力光学系数gydF4y2Ba

为了评估应力光学系数,(σ的值gydF4y2Ba_11gydF4y2Ba- - - - - -σgydF4y2Ba_22gydF4y2Ba从方程4用于方程15和价值被发现2.8 X 10gydF4y2Ba^{-10年gydF4y2Ba}巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba。图6显示了双折射在伊娃涂层金属圆盘。gydF4y2Ba

图6。gydF4y2Ba伊娃涂层金属磁盘在实验条件下表现出双折射gydF4y2Ba

结果总结在表1。gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba总结了进行实验的结果。gydF4y2Ba

杨氏模量(GPa)gydF4y2Ba	密度(公斤/米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba	应力波速度(米/秒)gydF4y2Ba	玻璃化转变温度(°C)gydF4y2Ba	应力光学系数(PagydF4y2Ba1gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
0.0105gydF4y2Ba	9.254 X 10gydF4y2Ba2gydF4y2Ba	106.542gydF4y2Ba	-25(加热)/ -20(冷却)gydF4y2Ba	2.8 X 10gydF4y2Ba-10年gydF4y2Ba

结果推断,伊娃涂层以2.5%醋酸乙烯处理的内容提到的方法是使用一个合适的选择压力测试使用动态光弹由于以下原因:gydF4y2Ba

• 它具有相当低的应力波速度的价值。应力波速度值小于200 m /秒表示的事实可以捕捉优质横行无忌图像动态应力测试期间使用高速照相机出现在偏光镜,等材料的应力波速度顺序适合动态光弹性压力测试应用程序。亚博网站下载gydF4y2Ba
• T的值gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba在于远未达到正常的区域环境和实验条件。这个因素增加了计算参数的忠诚,它可以保证正常的实验室检测条件下应力波速度和压力的评估值光学系数不会发生大转变。gydF4y2Ba
• 明显高价值的压力轴承光学系数数值等于2.8 X 10gydF4y2Ba^{-10年gydF4y2Ba}巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba标志着伊娃这一事实显示了一个高双折射量比其他常用材料动态光弹性贴片。亚博网站下载因此在低压力或负荷的值可以观察到清晰和明显的边缘,增加了测试的灵敏度设置。gydF4y2Ba

使用2.5% EVA材料的有效性进行动态光弹性贴片适用只要融化和凝固过程,并遵循本文中提到的条件。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

很好理解从EVA的计算参数2.5%醋酸乙烯内容有潜力用于动态光弹性涂层的应用程序。此外,柔软可塑的自然,丰富的可用性、低成本、和良好的透明度是一种很有前途的材料所需的应用程序。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

1。Krevelen D.W.和Nijenhuis K.T.“聚合物的性质:与化学结构的关系;加法群的数值估计和预测贡献”,爱思唯尔,第301 - 299页,2009年。gydF4y2Ba
2。Lesniak J。张,中华民国帕特森电子“设计和评估Poledioscope:小说数字偏光镜”,实验力学学会,44(2),128 - 135年,2004年。gydF4y2Ba
3所示。赫恩e·J。“材料力学:介绍固体的弹性和塑性亚博网站下载变形力学和结构材料”卷1,巴特沃斯- Heinemann, 454 - 455年,1997年。gydF4y2Ba
4所示。Ganesan t“模型结构分析”,大学出版社,123 - 125年,2005年。gydF4y2Ba
5。Asundi k和Sajan核磁共振动态光测弹性学”“低成本数字偏光镜,光学工程、33(9),3052 - 55岁,1994。gydF4y2Ba
6。Durelli a . j .和莱利W.F.“photomechanics概论”,Prentice Hall,纽约,33(9),123 - 135年,1965年。gydF4y2Ba
7所示。灰色j . D。,Grushecky s.t。阿姆斯特朗摩根大通、“压力波速和动态弹性模量的北美鹅掌楸水分含量从10%到100”,学报16中央硬木森林会议,西拉法叶,139 - 142年,2008年。gydF4y2Ba
8。ISO 11357 - 2 catalogue-Plastics”,差示扫描量热法(DSC) -第2部分:测定玻璃化转变温度”,1999。gydF4y2Ba
9。Schawe J.E.K.”原则的解释调制温度DSC测量。第1部分。玻璃化转变”,Thermochimica学报,261,183,-194年1995年。gydF4y2Ba
10。Kalichevsky M.T.,Jaroszkiewicz E.M.,阿布莱特年代。,Blanshard J.M.V.,会议上P.J.支链淀粉的玻璃化转变,“以DSC来衡量,DMTA和核磁共振”,碳水化合物的聚合物,18(2),77 - 88年,1992年。gydF4y2Ba
11。Verdonck E。Schapp, K。托马斯,开出信用证”,讨论温度调制的原理及应用DSC (MTDSC)”,国际制药学杂志,192 (1),3 - 1999。gydF4y2Ba
12。角G。,Lesniak J。、Mackin t和博伊斯B。“红外灰色区域偏光镜:微电子材料的快速应力分析的工具和设备”,审查的科学仪器,76,045108,2005。亚博网站下载gydF4y2Ba
13。玩弄J.W.和莱利W.F.“实验应力分析”,麦格劳希尔,纽约,1991年。gydF4y2Ba
14。销w . Asundi。”,相移偏振测定非侵入性检测的激光损伤”,第九次国际研讨会上激光计量,Proc.相比7155卷,715511年,2008年。gydF4y2Ba
15。汗,促销和X。“应变测量和应力分析”,普伦蒂斯霍尔,149 - 170,2001。gydF4y2Ba

详细联系方式gydF4y2Ba

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中央机械工程研究所——科学与工业研究理事会——印度。gydF4y2Ba

微系统技术实验室,gydF4y2Ba

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