मैं एचडीपीई को छेदने के लिए आवश्यक बल की गणना कैसे करूं?

मेरे पास पर एचडीपीई की शीट है । मैं इस शीट की त्वचा को सतह क्षेत्र के साथ -high पिन के साथ छेदना चाहता हूं । पिन भी एचडीपीई से बना है और पूरी तरह से ठंडा हो गया है। एचडीपीई के यंग मापांक , पर एचडीपीई शीट की पिघली हुई परत तक पहुंचने के लिए मुझे कितना ठंडा एचडीपीई पिन ? $2\text{ mm}$ $280-320^{\circ}\text{ F}$ $2\text{ mm}$ $3.33\text{ mm}^2$ $0.8\text{ GPa}$ $280-320\text{ F}$

अद्यतन: मुझे बताया गया है कि पिन एचडीपीई की परत को पूरी तरह से वेल्डेड माना जाता है। एचडीपीई के पिघले हुए टेंप और पिन के शुरुआती टेंप्रेचर के आधार पर, मुझे लगता है कि सामग्री खत्म होने से पहले सिर्फ 2 मिनट में इसकी संभावना नहीं है। मैंने गर्मी हस्तांतरण की दर का पता लगाने का प्रयास किया है, लेकिन थर्मल संपर्क चालन गुणांक, या थर्मल संपर्क प्रतिरोध नहीं पा सकता है। ऑनलाइन खोज करने से एक टूल "CoCoE.exe" चालू हो गया, लेकिन मेरे कंप्यूटर पर प्रोग्राम को चलाने में परेशानी हो रही थी।

अधिक वर्णनात्मक छवि

materials temperature

— विलियम बी।
स्रोत

विश्लेषण को फिर से शुरू करने के बाद, मुझे पता चला है कि यह एक काफी जटिल प्रक्रिया है, और इसके बजाय मैं यह रेखांकित करूंगा कि अगर मेरे पास अधिक समय था तो मैं इसे हल करने के लिए क्या करूंगा।

सबसे पहले, कुछ धारणाएँ मैं बनाऊँगा:

एचडीपीई का पूरी तरह से प्लास्टिक व्यवहार (यानी, तनाव-तनाव वक्र उपज के बाद सपाट है)
समतल सतह से थर्मल संवहन अप्रासंगिक है (हालांकि इसे पिन के लिए ध्यान में रखा जाता है)
पिन में एक एडियाबेटिक टिप है
धातु एक स्थिर तापमान पर है
पिन सतह को छेदता है जब ऊर्जा सीधे उसके नीचे सामग्री के एक बेलनाकार भाग द्वारा अवशोषित होती है, सामग्री की बेलनाकार हिस्से की मात्रा से गुणा की गई सामग्री की कठोरता से अधिक होती है (यदि वांछित हो तो मैं इसे अलग तरीके से समझा सकता हूं)।
एचडीपीई के पिघलने के रूप में संपर्क प्रतिरोध घटता है (निश्चित नहीं कि कैसे)
कुछ सामग्री गुण इस डेटा शीट से पेपर और अन्य से आ सकते हैं , और यह पुस्तक (एचडीपीई के पास यह डेटा मान्य नहीं हो सकता है या नहीं)
मुझे यकीन नहीं है कि पिन के लिए संवहन गर्मी हस्तांतरण गुणांक का क्या मूल्य मान्य है और इस बारे में अधिक सोचना होगा।
इस डेटा शीट से संलयन की गर्मी आती है

इस सारी जानकारी को देखते हुए, आप ठोस त्वचा के तापमान और मोटाई की गणना करने के लिए स्टीफन समस्या के लिए 1D हीट ट्रांसफर सॉल्वर लिख सकते हैं । वहां से, आप उपज तनाव का पता लगाने के लिए त्वचा के तापमान का उपयोग कर सकते हैं। मेरा सरल मॉडल बताता है कि । $F = \sigma_\text{y} A_\text{contact}$

पुराना उत्तर:

उत्तर की संभावना शून्य बल या लगभग इतनी ही है, क्योंकि एचडीपीई का पिघलने का तापमान लगभग 266 एफ है ( यह 279 एफ पर यहां थोड़ा अधिक बताया गया है ), इसलिए एचडीपीई शायद पहले से ही निर्दिष्ट तापमान पर पिघल गया है। आप तुरंत सतह को छूने पर पिघले हुए परत से मिलेंगे (कम से कम तापमान पर्याप्त होने पर)।

यदि तापमान सीमा गलत है, तो मुझे लगता है कि मैं यह अनुमान लगाकर विकसित कर सकता हूं कि एचडीपीई एक पूरी तरह से प्लास्टिक सामग्री है, जो प्रभावकार सपाट है, और कुछ अन्य चीजें हैं, और फिर अपना उत्तर बदलें। अगर आप ऐसा चाहते हैं तो मुझे बताएं।

इसके अलावा, यदि आप माध्यम को जारी रखने के लिए आवश्यक बल का एक अनुमान चाहते हैं, तो मैं एक पुरानी टर्मिनल बैलिस्टिक पुस्तक पा सकता हूं जो मैंने पढ़ा है कि ऐसी चीजों के लिए कुछ मॉडल हैं, लेकिन मुझे नहीं पता कि वे कितने सटीक हैं।

— बेन त्रेतल
स्रोत

मैं जिस सामग्री का उपयोग कर रहा हूं, उसमें 260F का पिघल बिंदु है, लेकिन मुझे बताया गया है कि शीट 280-320F पर है जब पिन शीट के साथ संपर्क बनाता है। सामग्री को ढाला जा रहा है, और खुले में उड़ाने से पहले, मेरा हिस्सा डाला जाता है। जब मोल्ड बंद हो जाता है तो यह मेरे हिस्से और एचडीपीई शीट पर बंद हो जाता है, माना जाता है कि एक वेल्ड बना रहा है। एक त्वचा होनी चाहिए जो शीट पर बनती है जो ठंडा हो जाती है, इससे पहले कि मेरा हिस्सा इसे छूता है। मुझे यकीन नहीं है कि त्वचा कितनी मोटी होगी।

— विलियम बी।

उत्तर के लिए धन्यवाद। क्या आप किसी प्रकार की ड्राइंग के लिए अपने प्रश्न को संपादित कर सकते हैं? मुझे यह कल्पना करने में परेशानी हो रही है कि आप क्या वर्णन कर रहे हैं और विश्वास करते हैं कि एक साधारण ड्राइंग चीजों को स्पष्ट करेगा। इसके अलावा, यह वर्णन करें कि शीट को कैसे गर्म किया जाता है, उदाहरण के लिए, क्या इसे तब तक गर्म किया जाता है जब तक कि यह सही तापमान तक न पहुंच जाए और फिर ठंडा होने दिया जाए? यदि हां, तो इसे कब तक ठंडा करने की अनुमति है? क्या यह लगातार गर्म होता है और फिर पिन इसे हिट करता है? इसे कितने समय तक गर्म किया जाता है? आदि

— बेन त्रेताटेल

अगर गर्मी हस्तांतरण गुणांक और तापीय चालकता ज्ञात हो (या औसत दर्जे का), तो त्वचा की मोटाई का अनुमान 1-डी हीट ट्रांसफर मॉडल से लगाया जा सकता है। जैसा कि बेन त्रेतल ने कहा, प्रश्न का कुछ स्पष्टीकरण सहायक होगा।

— wwarriner

@ स्टारराइज: हां, मैं यही कोशिश करने जा रहा था। मेरे इच्छित दृष्टिकोण की रूपरेखा: 1 डी हीट ट्रांसफर मॉडल ( चरण परिवर्तन से जटिल ) पर आधारित सामग्री की अनुमानित मोटाई । फिर, तरल चरण की गणना में कारक नहीं होता है, यह मानते हुए सामग्री की कठोरता की गणना करें कि यह पूरी तरह से प्लास्टिक है, और इसका उपयोग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का अनुमान प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करें। सुझावों का स्वागत है। उत्तर आपको इस तरह मिलेगा निश्चित रूप से बहुत अनुमानित होगा, लेकिन उम्मीद है कि सटीक रूप से पर्याप्त होगा।

— बेन त्रेताटेल

F = σ_{y} A

$F = \sigma_\text{y} A$

σ_{y}

$\sigma_\text{y}$

A

$A$