Πειραματική μελέτη και μοντελοποίηση μηχανικής συμπεριφοράς αφρωδών πολυουρεθάνων

Abstract

Στην παρούσα εργασία γίνεται μία θεωρητική και πειραματική μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς ενός συνόλου εύκαμπτων αφρών πολυουρεθάνης. Οι αφροί που ελέγχονται ανήκουν όλοι στην κατηγορία των συμβατικών αφρών (conventional polyurethane foams). Στο θεωρητικό μέρος της εργασίας αναλύεται η διαδικασία χημικής σύνθεσης τους, η μορφολογία τους, και τα φυσικά χαρακτηριστικά τους, αλλά και ο τρόπος παραγωγής τους σε βιομηχανικό επίπεδο. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η μορφή των αφρών όπως προκύπτει από εξέταση με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Επιπλέον, από πειράματα θλίψης που διεξήχθησαν στους αφρούς λήφθηκαν οι καμπύλες φόρτισης-αποφόρτισης, τα διαγράμματα εγκάρσιας-διαμήκους παραμόρφωσης και υπολογίστηκε πειραματικά το μέτρο ελαστικότητας, η παραμένουσα παραμόρφωση, η τάση διαρροής και η αντίστοιχη παραμόρφωση διαρροής.Γίνεται επίσης υπολογισμός του εμβαδού βρόγχου υστέρησης από τις καμπύλες φόρτισης-αποφόρτισης. Τέλος, περιγράφεται μία μέθοδος υπολογισμού του λόγου Poisson από την βιβλιογραφία και γίνεται σύγκριση των πειραματικών καμπυλών εγκάρσιας-διαμήκους παραμόρφωσης με θεωρητικές που προκύπτουν από το μοντέλο των Murphy και Rogerson το οποίο αναπτύσσεται.

In the present paper a theoretical and experimental study of the mechanical behavior of a set of flexible polyurethane foams is presented. The foams tested belong to the category of conventional polyurethane foams. In the first section, the process of chemical synthesis of flexible polyurethane foams is analyzed, as well as their morphology, their physical characteristics, and the mode of their industrial production. Afterwards, the structure of some foams is presented as shown by examination with scanning electronic microscope (SEM). Moreover, compression experiments of the foams were carried out, so that from the taken stress-strain curves ,the elastic modules, the permanent strain, the yield stress and strain, and the surface area of hysteresis bronchus. Finally, a method of calculating the Poisson ratio is described from the literature and the experimental lateral-longitudinal strain curves are compared with theoretical ones derived from the model of Murphy and Rogerson which has been developed in the literature.