Eksperimentalno i numeričko istraživanje utjecaja debljine stijenke na mehanička svojstva staklenim vlaknima ojačanog PBT materijala

završni rad

• Naslov (engleski): Experimental and numerical investigation of wall thickness influence on mechanical properties of glass fibre reinforced PBT material
• Autor: Stipe Grdović
• Mentor: Ivica Skozrit (mentor)
• Mentor: Boris Jalušić (komentor)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2023-03-01, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Strojarstvo; Opće strojarstvo (konstrukcije)

Sažetak

Ovaj završni rad osmišljen je kao suradnja s tvrtkom Yazaki Europe Limited, podružnica Zagreb. Tema rada je provesti eksperimentalno ispitivanje polimernog materijala polibutilen tereftalata (PBT) dodatno ojačanog s 30% staklenih vlakana. Kako stijenke električnih konektora, koji su glavni proizvod Yazake Europe Limiteda, podružnica Zagrebu, često imaju malu debljinu stijenke (manju od 1 mm) te kako staklena vlakna povećavaju čvrstoću i krutost, no negativno utječu na krhkost, potrebno je provesti istraživanje utjecaja debljine stijenke na mehanička svojstva navedenog polimernog materijala. Materijalni podatci koji se koriste prilikom provedne računalnih analiza, kao što su lomna čvrstoća i lomno istezanje dobiveni su laboratorijskim ispitivanjem proizvođača. No, proizvođač provodi laboratorijska ispitivanja na uzorcima (epruvetama) debljine 4 mm, što je znatno veća dimenzija u odnosu na već spomenute proizvode (konektore). Sukladno tome, u početku rada opisana su mehanička svojstva polimernih materijala i što sve na njih utječe. U nastavku su opisane najprimjenjenije metode ispitivanja mehaničkih svojstva materijala, a to su statički vlačni test i test savijanja u tri točke. Eksperimentalna ispitivanja provedena su uz nadležnost i prisustvo stručne osobe, te se postupak i analiza dobivenih rezultata nalazi u 3. poglavlju. Mehanička svojstva koja su u navedenom poglavlju izračunata koriste se u sljedećem poglavlju koji se bavi numeričkim proračunom testa savijanja u tri točke. Računalna simulacija je izvedena primjenom programskog paketa Abaqus® koji se temelji na metodi konačnih elemenata (MKE). Uvodni dio navedenog poglavlja posvećen je općenito formulaciji metode konačnih elemenata, te njenim svojstvima i primjeni. Također, prikazani su i opisani konačni elementi koji će biti korišteni u numeričkoj simulaciji. Nadalje, prikazane su dimenzije, materijalne postavke i rubni uvjeti numeričkog proračuna i u konačnici grafička obrada samih rezultata. U posljednjem, 5. poglavlju, doneseni su svi zaključci na temelju prikazanih rezultata.

Sažetak (engleski)

This paper was envisioned as a collaboration with the company Yazaki Europe Limited, branch office Zagreb. The topic of the work is to perform experimental test of the polymer material polybutylene terephthalate (PBT) additionally reinforced with 30% glass fibers. Since the walls of electrical connectors, which are the main product of Yazaki Europe Limited, branch office Zagreb, often have a small wall thickness (less than 1 mm) and since glass fibers increase strength and stiffness, but have a negative effect on fragility, it is necessary to conduct research of the influence of wall thickness on mechanical properties of the specified polymer material. Material data that are used when performing computer analyses, such as stress at break and strain at break, were obtained by the manufacturer's laboratory testing. However, the manufacturer conducts laboratory tests on samples (tubes) with a thickness of 4 mm, which is significantly larger than the already mentioned products (connectors). In accordance with that, beginning of work is dedicated to description of mechanical properties and what influenced them the most. After that, the most applied methods of testing mechanical properties of materials, static tensile test and three point bending, are presented. All experimental tests were carried out with the competence and presence of an expert, and the procedure and analysis of the obtained results can be found in chapter 3. The mechanical properties calculated previously are also used in next chapter, which deals with the numerical calculation of three point bending test. The computer simulation was performed using the Abaqus® software package, which is based on the finite element method (FEM). The introductory part of the mentioned chapter is devoted to the general formulation of the finite element method, as well as its properties and application. Also, the finite elements that have been used in the numerical simulation are presented and described. Furthermore, the dimensions, material settings and boundary conditions of the numerical calculation and finally the graphic processing of the results are presented. In the last, fifth chapter, conclusions are drawn based on the presented results.

• Ključne riječi: polibutilen tereftalat (PBT); staklena vlakna; debljina stijenke; mehanička svojstva; statički vlačni test; test savijanja u tri točke; Abaqus®; numerička simulacija; metoda konačnih elemenata (MKE)
• Ključne riječi (engleski): polybutylen terephthalate (PBT); glass fibres; wall thickness; mechanical properties; static tensile test; three poing bending; Abaqus®; numerical simulation; finite element method (FEM)
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:739998
• Studijski program: Naziv: Strojarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: preddiplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (univ. bacc. ing. mech.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Rad dostupan nakon; Datum isteka embarga: 2025-02-24
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-02-24 17:11:12