الملخص
يقدم البحث دراسة عملية للسلوك الميكانيكي خلال عملية التشكيل لبوليمر البولي ايثيلين العالي الكثافة (HDPE)، اخذين في الاعتبار الانهيار الحادث نتيجة الانفعالات الكبيرة. ان الخواص الميكانيكية وآلية التشكيل تعتمد بشكل كبير على نوع القوى المطبقة وبالتالي من المهم دراسة تأثير تاريخ التحميل الناتج عن التشكيل السابق الحادث نتيجة للقوى المطبقة. ولتحديد هذا التأثير على الخصائص الميكانيكية وبشكل أدق التغير في الحجم وتطورهما خلال التشكيل تم إجراء سلسلة من التجارب المختلفة والمتضمنة عملية الشد الاحادية المحور وكذلك عمليات الشد والضغط المتعاقبة واختبار الشد الدوري عند مستويات انفعال مختلفة. تم على عينات شد مصنعة من لوح من البولي ايثيلين المبثوق. النتائج العملية بينت بوضوح أن السلوك الميكانيكي للبولي ايثيلين العالي الكثافة يتأثر بشكل كبير بمعدلات الانفعال المطبقة والمسبقة التطبيق اما فيما يتعلق بتجربتي الشد الدوري وتجربة الشد والضغط المتعاقب والمتضمنة لفترة الاستعادة فلا تعتمد على تاريخ الاحمال السابقة على كل من الاجهاد والتغير في الحجم. وبهدف التوقع ومحاكاة السلوك الميكانيكي للبوليمر بما في ذلك محاكاة التغير في الحجم تم تقديم نموذج رياضي اعتمادا على إجراء بعض التعديلات الخاصة على نموذج يستخدم علاقات رياضية في الديناميكا الحرارية والتي تهدف لدراسة السلوك اللاخطى لظاهرة الانعكاسية. النتائج النظرية المتحصل عليها من استخدام النموذج وتلك المتحصل عليها من التجارب العملية تبين مدى قدرة النموذج على محاكاة السلوك اللاخطي للبوليمر والمتغير اعتمادا على تاريخ الاحمال بشكل صحيح.
ABSTRACT
The mechanical behavior of semi-crystalline polymer has been characterized experimentally taking into account the damage occurring in large deformation. The mechanical properties and deformation mechanism are dependent on the applied loading types. Therefore, the influence of the loading history resulted from prior deformation due to the applied loading types executed are studied. To quantify this effect, samples of high density polyethylene were tested under uniaxial tension with several loading paths, monotone, loading/unloading/recovery/reloading and cyclic tests at different strain levels, even at large deformation. The volume strain was determined in real time during the tests by an optical extensometer. The results show clearly that, the mechanical behavior of High Density Polyethylene (HDPE) is significant affected by the strain rate history, but for the cycling recovery and cycling deformation tests, no history loading dependency for the stress and volume strain was found. In order to predict the damaged behavior of semi-crystalline polymer, a constitutive model was developed in which the elasto-viscoelastic-viscoplastic behavior of material and the influence of damage causing volume variation are described. A new thermodynamic potential based on a non-equilibrium thermodynamic approach of irreversible processes was introduced in the developed model. The model was validated for high density polyethylene (HDPE), which showed the ability of the model to reproduce complex loadings paths, and to predict the mechanical behavior based on loading history.
