BÁO cáo thí nghiệm cơ học vật liệu chất dẻo và composite đại học bách khoa hà nội thầy thịnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
---oo0oo---

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MÔN: CƠ HỌC VẬT LIỆU CHÁT DẺO VÀ COMPOSITE
MÃ HP: ME4721
Giảng viên hướng dẫn: Trần Ích Thịnh
Sinh viên: Nguyễn Đình Thắng.
Mssv

: 20153507

Lớp

: KTCK06- K60.

Hà Nội: Ngày 17 tháng 5 năm 2018


BÀI 1: NHẬN BIẾT VẬT LIỆU CHẤT DẺO
I.

VẬT LIỆU HỮU CƠ POLYME.

1. Khái niệm.

-Từ xa xưa con người đã biết sử dụng vật liệu hữu cơ tự nhiên như gỗ, tre,
da, sợi thực vật v.v. để phục vụ cuộc sống sinh hoạt hàng ngày. Với sự phát
triển của khoa học và công nghệ, ngày nay vật liệu hữu cơ mới - vật liệu
polyme đã được đưa vào sử dụng để sản xuất các sản phẩm mở rộng hoạt

động của con người.
- Polyme còn được gọi hợp chất hữu cơ cao phân tử là những chất có khối
lượng phân tử lớn (không nhỏ hơn 10 4 phân tử), ở đó các phân tử gồm các
nhóm nguyên tử như nhau gọi là mắt xích hay là me. Mỗi mạch là một phân
tử đã bị thay đổi của chất thấp chất phân tử ban đầu – các monome. Khi điều
chế polyme các phân tử monome nối lại với nhau và tạo thành các phân tử
dài hay là các cao phân tử mà trong đó các nguyên tử được nối lại bằng liên
kết đồng hóa trị.
2. Phân loại.
- Có nhiều cách phân loại polyme. Trong kỹ thuật, người ta thường phân
loại nhựa theo hai nhóm:
- Nhựa nhiệt dẻo:

Dân dụng: PP, HDPE, PS, PVC, ABS, HIPS ...
Kỹ thuật:

PMMA, PC, POM, PA, PBT, PU …

- Nhựa nhiệt rắn: MF, PF, UF, Epoxy…

2


II. CÁC PHƯƠNG PHÁM GIA CÔNG NHỰA.
1. Phương pháp ép phun ( đúc phun).

Hình1. Sơ đồ phonwg pháp đúc nhựa trong khuôn.
2.

Phương pháp đùn.

Hình 2: Sơ đồ quá trình đùn ống nhựa.
3


3. Phương pháp thổi.

HÌnh 3: Sơ đồ quá trình đùn thổi nhựa trong khuôn.
4. Phương pháp hút chân không.

Hình 4: Sơ đồ phương pháp hút chân không.
4


5. Phương pháp cán.

Hình 5: Máy cán màng nhựa

• Trên đây là một số phương pháp gia công plastic thông dụng nhất.
Trên thực tế, hiện nay đã xuất hiện rất nhiều phương pháp gia công
nhựa mới, ví dụ : SLS printing, 3D printinf…

5


III. NHẬN BIẾT MỘT SỐ LOAI NHỰA.
1.

Mẫu 1: PS
Hiện tượng: - Trong suốt, cứng

-Cháy lửa màu vàng, khói đen, mùi khí gas và muội không

dính.
2. Mẫu 2: PU
Hiện tượng: - Màu đục, cứng,
-Không tự cháy, muội dính tay và mùi nhẹ.
3. Mẫu 3: PP
Hiện tượng: - Màu đục, mềm.
-Cháy với ngọn lửa dưới xanh trên vàng.
4. Mẫu 4: POM
Hiện tượng: - Cứng, màu đen.
-Cháy xanh như cồn, mùi cồn, rất cay.
5. Mẫu 5: PC
Hiện tượng: - Màu đen, cứng.
-Cháy nổ lép bép và tự tắt, khói đen.
6. Mẫu 6: HDPE
Hiện tượng: - Màu đục trắng, mềm
-Cháy với ngọn lửa xanh/vàng, mùi nến.
7. Mẫu 7: PMMA
Hiện tượng: - Trong suốt, cứng.
-Cháy lửa vàng, nổ lép bép, mùi keo.
8. Mẫu 8: PVC
Hiện tượng: - Màu đen, mềm.
-Không tự cháy, khói trắng, mùi khí clo.
9. Mẫu 9 : PA
6


Hiện tượng: - Màu trắng, cứng.
-Khí cháy có mùi tóc cháy.

10. Mẫu 10: PBT
Hiện tượng: - Màu trắng, cứng.
-Không tự cháy, mùi diêm sinh.

Hình 6: Các mẫu đã thực hiện làm thí nghiệm.

7


BÀI 2: XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CỦA VẠT LIỆU COMPOSITE
I.

KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE.
Vật liệu Composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo
nên vật liệu mới có tính chất vượt trội hơn hẳn so với các vật liệu ban đầu, khi
những vật liệu này làm việc riêng rẽ.

Cốt + nền  Composite
1. Cốt: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi kevlar.
Sợi được lưu trữ dưới các dạng :
- Sợi đồng phương: sắp xếp theo các góc độ khác nhau: 0°, 30°, 45°,
60°, 90° …
- Hạt: Vải mát …
- Vải: 2D, 3D, …
2. Nền: Nhựa poly ester, nhựa epoxy, …

8


3. Các bài TN với vật liệu composite:

- Kéo composite dạng dẹt và trụ.
- Nén composite dạng trụ.
- Uốn composite.
 Cần phải sử dụng mẫu, máy, thiết bị chuyên dụng và kĩ thuật thực
hiện.

II.

THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM KÉO MẪU COMPOSITE.
1. Mẫu thí nghiệm- dụng cụ và thiệt bị TN.

L

b

t

- Thực hiện kéo với các composite đồng phương: 0°, 30°, 45°
- Thiết bị: Máy kéo.
- Dụng cụ đo: thước kẹp.

9


2. Công thức xác định ứng suất và biến dạng.
- Ứng suất:
Ứng suất= Lực/ Diện tích mặt cắt ngang.

σ = N/F (MPa)
- Biến dạng:

Biến dạng= ( Chuyển vị/ chiều dài ban đầu).100%

ɛ = ( Chuyển vị/ L0).100%
III.

(%)

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm mẫu : 0°

L= 89.32 mm, b= 24.18 mm, t= 3.19 mm.
=> Diện tích: F= b.t= 77.13 mm2
Lực (N)
0
6000
7000
8000
9000
10000
12000
14000
16000
18000
20000

Chuyển Vị (mm) Ứng suất (MPa)
0
0
5
77.8

5
90.7
6
103.7
6
116.7
6
129.6
7
155.6
7
181.5
8
207.4
8
233.4
8
259.3

Biến dạng (%)
0
5.6
5.6
6.7
6.7
6.7
7.8
7.8
8.9
8.9

8.9

Ghi chú

Bảng 2. Kết quả thí nghiệm mẫu : 30°
L= 85.15 mm, b= 25 mm, t= 3.29 mm. => Diện tích: F= b.t= 82.25 mm2
Lực (N)

Chuyển Vị (mm) Ứng suất (MPa) Biến dạng (%) Ghi chú
10


0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000

0
4
5
5
6
6
7
8

11

0
12.2
24.3
36.5
48.6
60.8
73
85.1
97.3

0
4.7
5.9
5.9
7
7
8.2
9.4
13

Bảng 3. Kết quả thí nghiệm mẫu: 45
L= 83.71 mm, b= 24.18 mm, t= 2.97 mm.=> Diện tích: F= b.t=71.8mm2
Lực (N) Chuyển Vị (mm)
0
0
1000
3
2000

4
3000
5
4000
7
5000
10
6000
15

Ứng suất (MPa)
0
13.9
27.8
41.8
55.7
69.6
83.5

Biến dạng (%) Ghi chú
0
3.6
4.8
6
8.4
12
18

Biểu diễn kết quả dưới dạng đôg thị.
Biểu đồ 1: Biều đồ quan hệ giữa ứng suất- biến dạng của mẫu composite 0°

11


Biểu đồ 1: Biều đồ quan hệ giữa ứng suất- biến dạng của mẫu composite 0°

Biểu đồ 2: Biều đồ quan hệ giữa ứng suất- biến dạng của mẫu composite 30°

12


Biểu đồ 3: Biều đồ quan hệ giữa ứng suất- biến dạng của mẫu composite 45°

13


Hình 7: Hình ảnh mẫu TN sau khi kéo.

14


15