Po rozpoczęciu ponownej analizy doszedłem do wniosku, że jest to dość skomplikowany proces i zamiast tego opiszę, co zrobiłbym, aby to rozwiązać, gdybym miał więcej czasu.
Po pierwsze, poczynię pewne założenia:
doskonale plastyczne zachowanie HDPE (tj. krzywa naprężenie-odkształcenie jest płaska po poddaniu się)
konwekcja termiczna z płaskiej powierzchni jest nieistotna (choć jest brana pod uwagę dla kołka)
szpilka ma adiabatyczną końcówkę
metal ma stałą temperaturę
sworzeń przebija powierzchnię, gdy energia pochłonięta przez cylindryczną część materiału bezpośrednio pod nią przekracza wytrzymałość materiału pomnożoną przez objętość cylindrycznej części materiału (w razie potrzeby mogę to inaczej wyjaśnić).
rezystancja styku zmniejsza się w miarę topnienia HDPE (nie jestem pewien jak)
niektóre właściwości materiałów mogą pochodzić z tego papieru, a inne z tego arkusza danych i tej książki (te dane mogą, ale nie muszą być ważne dla posiadanego HDPE)
Nie jestem pewien, jaka wartość współczynnika konwekcyjnego transferu ciepła dla sworznia jest prawidłowa i musiałbym się nad tym zastanowić.
ciepło fuzji pochodzi z tego arkusza danych
Biorąc pod uwagę wszystkie te informacje, możesz napisać 1D solver przenikania ciepła dla problemu Stefana, aby obliczyć temperaturę i grubość litej skóry. Stamtąd możesz użyć temperatury skóry, aby znaleźć granicę plastyczności. Mój prosty model sugeruje, że .fa= σyZAkontakt
Stara odpowiedź:
Odpowiedź jest prawdopodobnie zerową siłą lub prawie taką, ponieważ temperatura topnienia HDPE wynosi około 266 F (tutaj jest tu nieco wyższa przy 279 F ), więc HDPE prawdopodobnie już stopił się w określonej temperaturze. Stopioną warstwę spotkasz natychmiast po dotknięciu powierzchni (przynajmniej jeśli temperatura będzie wystarczająco jednorodna).
Jeśli zakres temperatur jest nieprawidłowy, myślę, że mogę opracować oszacowanie, zakładając, że HDPE jest materiałem doskonale plastycznym, że impacter jest płaski i kilka innych rzeczy, a następnie zmień moją odpowiedź. Daj mi znać, jeśli chcesz.
Ponadto, jeśli chcesz oszacować siłę potrzebną do kontynuowania penetracji medium, mogę znaleźć starą terminalną książkę balistyki, którą przeczytałem, i która ma pewne modele dla takich rzeczy, ale nie wiem, jak dokładne są one.