авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Жесткость при изгибе бумаги для гофрирования в случае развития пластических деформаций в сжатой зоне

-- [ Страница 4 ] --

Таблица 9 Влияние степени анизотропии на величину жесткости при изгибе бумаги для
гофрирования

TSI MD/CD Угол вырезки, ° Sbу, мН·м Sb2, мН·м С учётом слоя а Данные с учетом пэсж Sb, % % %
, мН·м , мкм , мН·м пэсж, МПа x, мм
2,4 MD 2,89 2,80 0,47 92 2,32 25,1 11,5 3,1 83,7 19,7
CD 0,97 0,73 0,31 46 0,63 16,0 4,9 25,3 68,0 35,1
2,7 MD 3,56 3,42 0,55 96 2,70 24,5 11,4 4,1 84,6 24,2
CD 0,98 0,71 0,36 36 0,62 16,5 3,2 27,5 63,3 36,7
2,9 MD 3,21 2,95 0,65 78 2,39 26,1 10,8 8,2 79,8 25,5
CD 0,96 0,75 0,34 56 0,75 13,1 5,3 21,8 64,6 21,9
3,5 MD 3,31 2,98 0,59 94 2,74 26,1 9,6 9,0 82,2 17,2
CD 0,74 0,61 0,42 42 0,73 14,0 4,8 17,5 43,2 1,4

Рост составляет от 3 до 9 %. В направлении CD жесткость при изгибе и величина Sb в результате ползучести уменьшается с увеличением степени анизотропии.

Пластические деформации, возникающие по толщине образца, снижают жесткость при изгибе в MD направлении с ростом степени анизотропии примерно на 70 %. Величина Sb также уменьшается с увеличением степени анизотропии. В CD направлении жесткость при изгибе с ростом степени анизотропии увеличивается. Величина Sb увеличивается с увеличением степени анизотропии.

С ростом степени анизотропии слой а, в котором возникает неустойчивое состояние, изменяется незначительно как в MD направлении, так и в CD направлении. Слой а при переходе от MD направления к CD уменьшается в 2 раза.

Из данных расчета жесткости при изгибе образцов бумаги для гофрирования, с учетом пластических деформаций в плоскости листа, т.е. с учетом величины х, следует, что жесткость при изгибе в MD направлении увеличивается с ростом степени анизотропии. Величина Sb увеличивается с 15 до 19 %. Величина х, на котором возникают пластические деформации, с увеличением степени анизотропии уменьшается с 11,5 до 9,6 мм.

В CD направлении жесткость при изгибе в случае развития пластических деформаций в плоскости листа с ростом степени анизотропии увеличивается. Величина Sb уменьшается с 44 до 24 %. Величина х возрастает незначительно.

Влияние разносторонности бумажного листа. На жесткость бумаги при изгибе оказывает влияние разносторонность бумажного листа. При действии изгибающей нагрузки на внешнюю или сеточную стороны листа бумаги измеряемая величина жесткости при изгибе будет различна. При работе на сжатии сеточной стороны бумаги измеряемая величина будет меньше. Этому имеется хорошее объяснение. Сеточная сторона бумаги по сравнению с внешней стороной имеет большую пористость, меньшую плотность, т.е. наблюдаются благоприятные условия для потери устойчивости волокна при сжатии.

Как показано на рисунке 8 максимальные величины разности жесткости при изгибе и модуля упругости в зависимости от угла вырезки образцов характерны для углов 30…75о. Наличие разницы можно объяснить тем, что при данных углах происходит максимальное скручивание образцов. В соответствии с этим, пластические деформации, возникающие в плоскости листа, начинают возрастать от MD направления к CD.

Рисунок 8 Влияние степени анизотропии на разность величин жесткости при изгибе
на лицевую и сеточную сторону образца; 1 TSI-2,4; 2 – TSI-2,7; 3 – TSI-2,9; 4 – TSI-3,5

Влияние угла вырезки образца по отношению к направлению MD. Для испытания использовались образцы бумаги для гофрирования, вырезанные под углами 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 ° относительно MD направления.

Данные эксперимента, представленные на рисунке 9, показывают, что пластические деформации, возникающие в результате ползучести, минимальная величина Sb достигается при испытании на изгиб в MD направлении (угол вырезки 0о) и максимальная в CD направлении (угол вырезки 90о). Для образцов, вырезанных под углами 30…75о, характерна одинаковая величина Sb. Данный факт обусловлен тем, что именно в этих случаях исследованная бумага обнаруживает наибольшую степень анизотропии прочности, выраженную как отношение значений, разрушающих напряжений образцов, вырезанных в машинном направлении и под соответствующим углом.

Рисунок 9 – Влияние угла вырезки обуславливающая ползучесть материала на величину Sb TSI MD/CD 1 2,4; 2 2,7; 3 2,9; 4 3,5

Пластические деформации, возникающие по толщине образца, снижают измеряемую жесткость при изгибе в зависимости от угла вырезки примерно на 70 %. Величина Sb возрастает с увеличением угла вырезки.

На рисунке 10 представлены данные влияния жесткости при изгибе, рассчитанной с учетом пластических деформаций в слое а. С увеличением угла вырезки образцов слой а, в котором возникает неустойчивое состояние, уменьшается.

jpg" alt=" а б в г Влияние-55">
а б
в г

Рисунок 10 – Влияние угла вырезки на величину жесткости при изгибе с учетом пластических деформаций, возникающих по толщине образца; 1 – жесткость, рассчитанная с допущением только упругих деформаций; 2 – жесткость, полученная с учетом пластических
деформаций, по толщине образца; 3 – слой а, в котором возникает предельное состояние; а TSI MD/CD 2,4, б – 2,7, в – 2,9, г – 3,5

На рисунке 11 представлены результаты расчета жесткости при изгибе образцов бумаги для гофрирования с учетом пластических деформаций в плоскости листа, т.е. с учетом величины х. По сравнению с жесткостью, рассчитанной по уравнению, принятому для упругого материала (кривая 1), имеет меньшую величину Sb.

Из данных графиков следует, что жесткость при изгибе с учетом пластических деформаций (кривые 2, 3) в плоскости листа отличаются от жесткости при изгибе при упругом деформировании (кривая 1) в среднем на 25 % в зависимости от угла вырезки образцов.

а б
в г

Рисунок 11 Влияние угла вырезки на величину жесткости при изгибе с учетом пластических деформаций, возникающих в плоскости листа; 1 – жесткость, рассчитанная из предположения только упругих деформаций; 2 – жесткость, рассчитанная с учетом пластических деформаций, возникающих в плоскости листа; 3 – длина х, на котором начинают развиваться пластические деформации; а TSI MD/CD 2,4, б – 2,7, в – 2,9, г – 3,5.

Максимальная величина Sb характерна для образцов, вырезанных под углами 30…75о. Длина х, на которой действуют пластические деформации, снижается в среднем на 50 % при переходе от MD направления к CD.

4. Анализ полученных экспериментальных данных и рекомендации по оценке

жесткости при изгибе волокнистых целлюлозно-бумажных материалов

Одной из задач эксперимента было установление: влияния факторов релаксации напряжения и возникновения пластических деформаций по толщине и в плоскости листа на измеряемую величину жесткости при изгибе бумаги для гофрирования.

Существующие методики расчета величин жесткости при изгибе, предлагаемые различными стандартами (ISO 2493, SCAN P29), основаны на большом допущении, что бумага и картон при испытании деформируются упруго. Между тем, имеются три аспекта механического поведения бумаги и картона, которые должны быть учтены при испытаниях.

1. Как правило, для того чтобы удержать заданную деформацию ( = const) в течение определенного времени, требуется вначале большее напряжение, а затем все меньшее. Разработанная на кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства С(А)ФУ программа для ЭВМ (зарегистрирована в Роспатенте) позволяет оценить снижение величины жесткости при изгибе в данном случае, т.е. более точно провести расчеты.

2. При испытаниях на изгиб волокнистых материалов (древесины, волокнистых слоистых пластиков) в сечении образца, закрепленном в зажиме испытательной машины, возникают пластические деформации. Проведенный эксперимент показал, что расчет зоны пластических деформаций по толщине, рассчитанный с привлечением существующего математического аппарата, и последующий расчет величины жесткости при изгибе дает сильно заниженный результат. Это объясняется несовершенством существующего математического аппарата, (который был разработан для испытаний древесины и волокнистых слоистых пластиков), и малой пригодности для испытаний бумаги и картона. Разработка математического аппарата для данного расчета применительно к испытаниям бумаги и картона является актуальной задачей, решение которой позволит повысить точность оценки жесткости волокнистых целлюлозно-бумажных материалов.

3. При испытаниях на изгиб волокнистых материалов возникают пластические деформации в плоскости листа. В случае бумаги и картона, т.е. материала анизотропного, капиллярно-пористого, справедливо было предположить, что после достижения критической нагрузки наступают условия нестабильного равновесия. В данном случае нестабильность с большей степенью вероятности возникает в сжатой зоне образца.

5. Общие выводы

1.Обоснована и экспериментально доказана возможность использования существующего математического аппарата для расчета величины жесткости при изгибе бумаги для гофрирования с учетом пластических деформаций.

2. Установлено, что увеличение геометрических параметров образцов (длины, ширины) и угла изгиба при испытании оказывают неоднозначное влияние на величину Sb. С увеличением длины образца с 5 до 25 мм величина Sb2 снижается в среднем в зависимости от массы 1 м2 с 6 до 3 %. Изменение ширины испытуемого образца с 10 до 38 мм приводит к снижению величины Sb2 в среднем с 12 до 8 %. При увеличении угла изгиба с 7,5° до 30° величины Sb2 при изгибе во всех исследуемых случаях значительно снижаются в зависимости от массы 1 м2 с 3 до 14 %.

3. Показано, что наибольшее влияние на эффект ползучести оказывает относительная влажность воздуха. Увеличение относительной влажности воздуха
с 40 до 90 %, т.е. увеличение относительной влажности образцов с 3,5 до 12,5 % снижает измеряемую величину жесткости при изгибе в MD направлении в 1,7 раза, в направлении CD в 1,9 раза. Для минимизации влияния данного фактора требуется повышение температуры сушки.

4. Установлено, что величина слоя неустойчивости а, определенная в сечении образца, в сильной степени зависит от собственной жесткости образца и величины межволоконных сил связи.

5. Установлено, что с увеличением средней длины волокна с 0,9 до 2,1 мм критическая величина напряжения сжатия сж уменьшается в 2,7 раза. Таким образом, технологические факторы, влияющие на изменение критической длины волокна в структуре бумаги (размол, степень анизотропии, сушка), определяют зоны неустойчивости в плоскости листа, т.е. в сильной степени влияют на измеряемую величину жесткости при изгибе.

6. Анализ экспериментальных данных показал: во-первых, у материалов, которые при эксплуатации подвергаются постоянной деформации, величина жесткости при изгибе должна рассчитываться с учетом времени релаксации напряжения; во-вторых, в случае, когда деформация изменяется под воздействием постоянной нагрузки, расчет должен производиться с учетом величины критического напряжения сжатию сж.

7. Разработаны для различных случаев деформирования программно математическое обеспечение и методика для расчетов величины жесткости при изгибе бумаги для гофрирования.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

  1. Комаров, В.И. Расчет жесткости при изгибе волокнистых целлюлозно-бумажных материалов с учетом пластических деформаций в сжатой зоне в плоскости листа [Текст] / В.И. Комаров, Е.Ю. Ларина // Лесн. журн. 2009.
    №4, С. 106-110 (Изв. высш. учеб. заведений).
  2. Комаров, В.И. Деформация волокнистых целлюлозно-бумажных материалов при сжатии в плоскости листа [Текст] / В.И. Комаров, Я.В. Казаков, Е.Ю. Ларина, А.В. Третчиков // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2010. № 1 С. 59-62.
  3. Белоглазов, В.И. Влияние нагрузки при размоле на структурно-морфологические и физико-механические характеристики полуфабрикатов для изготовления флютинга [Текст] / В.И. Белоглазов, А.В. Гурьев, Е.В. Дьякова, В.И. Комаров, Е.Ю. Ларина // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2010. № 2 С. 38-40.
  4. Ларина, Е.Ю. Влияние пластических деформаций по толщине и в плоскости листа бумаги, возникающих при испытании на изгиб, на величину измеряемой характеристики [Текст] / Е.Ю. Ларина, В.И. Комаров // Лесн. журн. 2010. № 4, С. 89-95 (Изв. высш. учеб. заведений).
  5. Ларина, Е.Ю. Влияние геометрии испытуемого образца на величину пластической деформации возникающей в сжатой зоне сечения при испытании на изгиб [Текст] / Е.Ю. Ларина, В.И. Комаров, И.В. Лавров // Новейшие технологии в производстве бумаги из макулатурного сырья и переработке гофрокартона. Сб. Междун. науч. техн. конф. Караваево, 21-22 мая 2009. С. 56-63.
  6. Ларина, Е.Ю. Влияние пластической деформации в плоскости листа на жесткость при изгибе бумаги для гофрирования [Текст] / Е.Ю. Ларина, В.И. Комаров // Сервисное обслуживание в ЦБП. Сб. тр. Междун. науч. практ. конф. Санкт-Петербург, 19-20 ноября 2009. – С. 31-34.
  7. Ларина, Е.Ю. Влияние степени помола сульфатной ЦВВ на величину жесткости при изгибе, рассчитанную с учетом пластических деформаций [Текст] / Е.Ю. Ларина, В.И. Комаров // Новое в подготовке волокнистой массы для различных видов бумаги и картона. Сб. тр. Междун. науч. практ. конф. Санкт-Петербург, 26 марта 2010. – С. 40-46.
  8. Ларина, Е.Ю. Влияние степени помола лиственной нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы (НСПЦ) на величину жесткости при изгибе, рассчитанную с учетом пластических деформаций [Текст] / Е.Ю. Ларина, В.И. Комаров, И.В. Лавров // Современные тенденции в развитии производства бумаги, картона, гофрокартона из макулатурного сырья. Сб. Междун. науч. техн. конф. Караваево, 20-21 мая 2010. С. 75-80.
  9. Комаров, В.И. Оценка жесткости при изгибе волокнистых целлюлозно-бумажных материалов с учетом пластических деформаций, возникающих в образце при испытаниях [Текст] / В.И. Комаров, Е.Ю. Ларина // Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах. Сб. Всероссийской конф. Санкт-Петербург, 2010. том 1. С. 290-291.
  10. Казаков Я.В., Комаров В.И., Чухчин Д., Ларина Е.Ю. Программа для обработки результатов на изгиб целлюлозно-бумажных материалов (Stiffness)/ Свидетельство
    № 2010612795 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Реестр программ для ЭВМ. Роспатент, 23 апреля 2010 г.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

сж критическое напряжение при сжатии материала, МПа;

Sbу – приведенная жесткость при изгибе, рассчитанная с допущением, что бумага деформируется упруго, мНм;

Sb2 приведенная жесткость при изгибе, рассчитанная с учетом продолжительности воздействия изгибающей нагрузки, мНм;

приведенная жесткость при изгибе, рассчитанная с учетом пластических де

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.