ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Theoretical and Experimental Analysis of the Orientation-Behaviour of Reinforcing Platelet-Components during the Extrusion of Composites with a Glass-MatrixBy embedding platelets consisting of materials with high modulus of elasticity and strength in the extruded glass-melt, composites with increased Young's modulus and strength compared to non-reinforced glass can be produced. This improvement of the mechanical properties is primarily caused by the orientation of the platelets, which is a result of the laminar shear-flow of the highly viscous glass-melt within the deformation zone and within the die channel. To acquire statistical statements about the plateletorientation within the extruded compound rods theoretical research methods are preferentially employed over experimental ones. By the systematic variation of individual extrusion-parameters a systematic optimization of the manufacturing process concerning the reinforcing effect of the embedded particles is made possible.To this end a model has been developed, which simulates the motion of the platelets during the deformation process based on a finite-element computed velocity profile development of the extrusion flow. The interaction between the reinforcing particles is considered by using an interaction coefficient. In detail the orientation-behaviour of the embedded particles is analyzed as a function of their geometry and volume ratio in models with variable boundary conditions. Subsequently the theoretical results, obtained with these calculations, are set against the experimental results, which were determined on extruded composites with the aid of an automatic image-analyzing system. This comparison documents the suitability of the presented simulation-model.
Notes:
Mit Hilfe des Strangpreßverfahrens lassen sich durch die Einlagerung von plättchenförmigen Teilchen aus hochfesten und hochmoduligen Werkstoffen in die zu verpressende Glasschmelze Verbundstäbe mit im Vergleich zum unverstärkten Glas erhöhtem Elastizitätsmodul und gesteigerter Festigkeit erzeugen. Diese Verbesserung der mechanischen Eigenschaften rührt in erster Linie von der Ausrichtung der Plättchen her, die durch die laminare Scherströmung der hochviskosen Glasschmelze in der Umformzone und im Matrizenkanal bewirkt wird. Um statistische Aussagen über die Plättchenorientierung innerhalb des extrudierten Verbundstranges zu erhalten, werden neben experimentellen auch bevorzugt theoretische Untersuchungsmethoden angewandt. Durch die systematische Variation der einzelnen Strangpreßparameter läßt sich auf diese Weise eine zielgerichtete Optimierung des Herstellungsprozesses bezüglich der Verstärkungswirkung der eingelagerten Partikel erzielen.Zu diesem Zweck wird ein Modell vorgestellt, welches ausgehend von einem mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente berechneten Geschwindigkeitsprofil der Extrusionsströmung die Bewegung der Plättchen während des Umformvorganges simuliert. Die gegenseitige Beeinflussung der Verstärkungskomponenten wird dabei durch die Einführung eines Interaktionskoeffizienten berücksichtigt. Im einzelnen wird das Ausrichtungsverhalten der Einlagerungspartikel an Modellen mit unterschiedlichen Randbedingungen in Abhängigkeit der Geometrie und des Volumenanteils der Verstärkungskomponenten untersucht. Die daraus gewonnen theoretischen Ergebnisse werden anschließend den an extrudierten Verbundstäben mit Hilfe der automatischen Bildanalyse ermittelten experimentellen Werten gegenübergestellt. Dieser Vergleich belegt die Eignung des vorgestellten Simulationsmodells.
Additional Material:
13 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19960270110
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