‏۳‑۲۵

‏۳‑۲۶

‏۳‑۲۷

کشیدگی قفل­شدگی^[۴۷]، پارامتر برهم­کنش کلی، یک پارامتر ترکیبی نامتغیر و پارامتر تعیین­کننده تراکم­پذیری است.
معمولاً، وقتی داده ­های آزمون­های تجربی متعددی در دسترس است مدل­های آگدن و وان در والس با نتایج تجربی تطبیق بهتری دارند. اگر داده ­های تجربی محدود باشند، مدل­های پلی­نومیال کاهش یافته، یاهو، وان در والس و آرودا-بویس رفتار قابل قبولی نشان می­ دهند. اما وقتی که فقط داده ­های یک آزمون موجود است، مدل مارلو توصیه می­ شود. در این حالت یک تابع انرژی کرنشی ایجاد می­ شود که دقیقاً منطبق بر داده ­های تجربی است و در دیگر حالت­های تغییر شکل، رفتار قابل قبولی از ماده را نمایش می­دهد. تابع انرژی کرنشی انتخابی باید پایدار باشد و رفتار ماده را به­خوبی مدل کند. در حالت کلی فرم انرژی کرنشی به صورت رابطه­ ‏۳‑۲۸ بیان می­ شود [۱۸].

‏۳‑۲۸

پلاستیک­ها
تصور جهان پیشرفته­ی کنونی بدون وجود پلاستیک­ها مشکل است. امروزه آن­ها جزیی از زندگی ما شده ­اند و در ساخت اشیای مختلف، از وسایل خانگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده­ پزشکی و علمی، به کار می­روند. مهندسان و طراحان، پلاستیک­ها را به دلیل وجود ترکیبی از خواص متنوع، در مقایسه با سایر مواد مورد توجه قرار می­ دهند. این خواص عبارتند از: سبکی، سختی و انعطاف­پذیری، مقاومت در مقابل خوردگی، رنگ­پذیری، شفافیت، سهولت شکل­پذیری و غیره؛ البته محدودیت­هایی نیز در کاربرد پلاستیک­ها وجود دارد که یک طراح خوب و ماهر می ­تواند آن­ها را به حداقل برساند.
واژه­ی پلاستیک به گروهی از مواد شبیه نایلون، پلی­اتیلن، تفلون (پلی­تترافلورو­ اتیلن) اشاره دارد، همان طور که واژه­ی فلزات، آلومینیوم و روی و فولاد را به خاطر می ­آورد. توجه به این نکته مهم است هم چنان که روی، خواص کاملاً متفاوتی با فولاد در گروه فلزات نشان می­دهد، نایلون نیز خواصی کاملاً متفاوت با تفلون در گروه پلاستیک­ها دارد. برخی از طراحان ممکن است به سادگی برای ساخت یک قطعه­ی خاص، فلزی را پیشنهاد دهند که چنین برخوردی با پلاستیک­ها به هیچ وجه منطقی نیست، بلکه باید پخته­تر و عمیق­تر به آن نگریست. همان­طور که فولاد دارای درجه­بندی و انواع گوناگون است، به همین ترتیب برای مثال پلی­پروپیلن نیز به عنوان نوعی پلاستیک دارای درجه­بندی و انواع متفاوتی است. در هر دو حالت طراح موفق کسی است که بهترین نوع ماده را با توجه به توانایی شکل­پذیری، چقرمگی^[۴۸]، مقاومت شیمیایی و غیره انتخاب کند و به کار گیرد.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

واژه­ های پلیمر­ها^[۴۹] و پلاستیک­ها^[۵۰] هنگام کاربرد معمولاً مترادف فرض می­شوند، اما در واقع با یک­دیگر تفاوت دارند. پلیمر ماده­ خالصی است که از واکنش پلیمره شدن حاصل می­ شود. این واژه معمولاً به عنوان نام خانواده­ای از مواد به کار می­رود که دارای مولکول­های دراز زنجیرگونه اند و حتی کشسان­ها را نیز شامل می­ شود. پلیمر به ندرت به صورت خالص مصرف می­ شود و با افزودن مواد دیگری به آن، اصطلاحاً پلاستیک نامیده می­ شود.
پلاستیک­ها به دو دسته­ی کلی تقسیم می­شوند:
مواد گرمانرم^[۵۱]
در مواد گرمانرم زنجیره­های دراز مولکولی با نیرو­های ضعیف واندروالسی^[۵۲] در کنار یک­دیگر قرار گرفته­اند. می­توان کلاف در هم پیچیده­ پشمی را برای تصور وضعیت مولکولی این مواد در نظر گرفت. نیرو­های بین مولکولی این مواد در اثر حرارت ضعیف می­ شود طوری که ماده نرم و انعطاف­پذیر شده، سرانجام در اثر افزایش دما به حالت مذاب گرانروان^[۵۳] در می ­آید. هنگامی که ماده را سرد کنیم دوباره به حالت جامد برمی­گردد. نرم شدن ماده در اثر گرم کردن و جامد شدن در اثر سرد کردن را می­توان بار­ها تکرار کرد؛ این مشخصه، مهم­ترین ویژگی مواد گرمانرم و پایه­ بسیاری از روش­های متداول شکل­دهی است. از طرف دیگر این ویژگی بیان­گر این نقطه ضعف است که خواص مواد گرمانرم، به حرارت بسیار وابسته است. برای مثال مواد شمع­گونه بار­ها در اثر حرارت، ذوب و نرم شده و با سرد شدن به صورت جامد در می­آیند. پلی­اتیلن، پلی­وینیل کلراید، پلی­استایرن، نایلون، استات سلولز، استال، پلی­کربنات، پلی­متیل­متاکریلات و پلی­پروپیلن مثال­هایی از مواد گرمانرم هستند.
مواد گرماسخت^[۵۴]
پلاستیک گرماسخت با واکنش شیمیایی دو مرحله­ ای تهیه می­ شود. در اولین مرحله، مولکول­های دراز زنجیرگونه­ای شبیه آن چه برای پلاستیک­های گرمانرم ذکر شد، تشکیل می­شودکه هم چنان قابلیت انجام واکنش دیگری را دارد. مرحله­ دوم واکنش یعنی ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیر­ها^[۵۵] در خلال عملیات قالب­گیری و در اثر اعمال حرارت و فشار صورت می­گیرد. قطعه­ی حاصل، پس از سرد شدن سخت به نظر می­رسد، در حالی که از نظر ساختمانی شبکه­ مولکولی متراکمی در آن ایجاد شده است. در مرحله­ دوم واکنش، زنجیر­های دراز مولکولی با پیوند­هایی قوی به یک­دیگر متصل می­شوند و ماده نمی­تواند در اثر حرارت، دوباره نرم و روان شود. اگر حرارت دادن افزایش یابد، ماده تخریب مولکولی شده و به زغال تبدیل می­ شود. این رفتار را می­توان به تخم مرغ سفت شده در آب جوش تشبیه کرد که وقتی خنک می­ شود سخت است و در اثر حرارت دادن مجدد، نرم نمی­ شود.
پیوند­های عرضی بین زنجیره­های پلیمر، پیوند­های شیمیایی قویی هستند؛ به همین دلیل، مواد گرماسخت دو مشخصه­ی بارز سخت و مستقل بودن خواص مکانیکی از حرارت را دارا می­باشند. فنل فرم آلدیید، اپوکسی­ها و برخی از پلی­استر­ها جز مواد گرماسخت محسوب می­شوند [١۵].
خواص مکانیکی پلاستیک­ها
به علت تنوع زیاد مواد پلیمری و افزودنی­ها خواص هر پلاستیک با پلاستیک دیگر تفاوت زیادی دارد. اما در مقایسه با سایر مواد، اگر پلاستیک­ها در یک گروه معرفی شوند دارای خواص مشابهی می­باشند. از بین چنین خواصی می­توان به دانسیته­ی کم پلاستیک­ها، سهولت شکل­دهی و فرایند­پذیری، ضریب انبساط حرارتی بالا، عایق خوب حرارتی و الکتریکی، استحکام ویژه­ی بالا و مدول الاستیسیتی پایین، وابستگی خواص مکانیکی به زمان، سرعت اعمال بار و دما، مقاومت در برابر خوردگی و برخی مواد شیمیایی (مثل اسید­ها، باز­ها و …) اشاره نمود.
خواص یک پلاستیک ترکیبی از خواص پلیمر و مواد افزودنی موجود در ماتریس پلیمر است، بنابراین اطلاع از خواص پلیمر و افزودنی­ها ضروری است. خواص پلیمر به عنوان جز اصلی تعیین­کننده­ خواص پلاستیک است که این موضوع اهمیت دانستن خواص پلیمر را می­رساند. کنترل کیفیت محصولات، پیش بینی عمر ضمن کاربرد و طراحی آن­ها نیازمند تعیین خواص مخصوصاً خواص مکانیکی و حرارتی است. هر یک از این سه مورد به انجام آزمون­های خاص خود با دستور­های استاندارد نیاز دارد. در حالی که برای کنترل کیفیت محصولات آزمون­های ساده، کم هزینه و تکرار پذیر لازم است، تعیین خواص مورد نیاز جهت طراحی محصولات در گستره­ی وسیعی از متغیر­ها باید صورت گیرد.
خواص مکانیکی همان بررسی و تعیین رفتار جسم در اثر اعمال تنش می­باشد. انعکاس یک جسم در برابر تنش وارده بر آن نه تنها به نوع تنش و درجه حرارت بلکه به نوع پیوند­ها، ترتیب قرارگیری اتم­ها و مولکول­ها در کنار هم و نواقص داخلی آن بستگی دارد [۱۹].
الاستیسیته و قانون هوک
یک ماده را الاستیک گویند اگر پس از برداشتن نیرو از روی آن، تغییر شکل کاملاً برگشت یافته و جسم به حالت اولیه بازگردد. ارتباط بین تنش وکرنش حاصل از آن، در مواد الاستیک از قانون هوک پیروی می­ کند. این قانون در مورد اکثریت مواد الاستیک برای تغییر شکل کم صادق است. مواد الاستیک ساختمان اتمی یا مولکولی منظمی داشته، نیرو­های اتمی یا مولکولی آن­ها خیلی قوی بوده و نیروی وارد شده بر آن­ها به صورت انرژی پتانسیل بین ساختمان اتمی و یا مولکولی آن­ها ذخیره می­گردد. برای نمونه می­توان از ترموست­های با درصد اتصالات عرضی بالا نام برد که نیروی وارد شده بر آن­ها موجب حرکات یکنواخت و خیلی کند درون ساختمان آن­ها می­ شود.
گرانروی^[۵۶]
مواد پلیمری اگر به هر یک از حالت­های فیزیکی مذاب، محلول خمیری و یا دوغابی باشند، در معرفی خواص مکانیکی آن­ها به جای مدول الاستیسیتی از گرانروی استفاده می­ شود. خواصی که جریان مولکول­های هر سیالی را معین می­ کند، گرانروی بوده که اصطکاک داخلی یا مقاومت سیال در حال جریان نیز تعریف می­ شود.
پدیده خزش^[۵۷] و رفتار بازگشت­پذیری^[۵۸]
پلاستیک­ها در اثر اعمال تنشی ثابت، واکنشی از نوع تغییر کرنش وابسته به زمان نشان می­ دهند. این رفتار خزش نامیده می­ شود. با برداشتن تنش اعمال شده به پلاستیک، کرنش موجود با گذشت زمان از میان رفته و پلاستیک به ابعاد اولیه­ خود بازمی­گردد.
رهایی از تنش^[۵۹]
یکی از مهم­ترین نتایج رفتار ویسکوالاستیک پلاستیک­ها این است که، اگر آن­ها را تحت کرنش ثابت قرار داده و با گذشت زمان، کرنش کماکان ثابت نگه­داشته شود کاهشی در تنش لازم برای این منظور، با گذشت زمان مشاهده می­ شود. این پدیده را اصطلاحاً رهایی از تنش می­نامند که توجه به آن در طراحی واشر­ها^[۶۰]، لوازم آب­بندی^[۶۱]، فنر­ها^[۶۲] و لوازم گیره­های فنری^[۶۳] بسیار ضروری است.
رفتار ویسکوالاستیک^[۶۴] پلاستیک­ها
مهندسین از زمان گذشته با دو دسته از مواد سر و کار داشته اند سیال گرانروان وجامد الاستیک. فرمول­های طراحی بر پایه­ مفاهیم این دو دسته از مواد با تقریب خوبی انجام می­شده است. در حقیقت مواد هرگز الاستیک یا گرانروان کامل نیستند، مواد پلیمری به حالت مذاب، جامد یا محلول که تحت تنش قرار می­گیرند ترکیبی از تغییر شکل الاستیک و گرانروان را نشان می­ دهند. به طور کلی برای موادی که الاستیک کامل نیستند ترم ویسکوالاستیک به کار برده می­ شود، که از آن ترکیبی ازخواص گرانروان و الاستیک فهمیده می­ شود.
اگر نیرویی که به یک جسم وارد می­ شود در امتداد تغییر شکل باشد، مطابق رابطه­ ‏۳‑۲۹ که به قانون هوک معروف است، تنش با کرنش مستقیماً متناسب است.