A Study of Shear Stress Intensity Factor of PP and HDPE by a Modified Experimental Method together with FEM

• Shear testing is one of the most complex testing areas where available methods and specimen geometries are different from each other. Therefore, a modified shear test specimen (MSTS) combining the simple uniaxial test with a zone of interest (ZOI) is tested which gives almost the pure shear. In this study, material parameters of polypropylene (PP) and high density polyethylene (HDPE) are first measured by tensile tests with a dogbone shaped specimen. These parameters are then used as an input for the finite element analysis. Secondly, a specially designed specimen (MSTS) is used to perform the shear stress tests in a tensile testing machine to get the results in terms of forces and extension, crack initiation etc. Scanning Electron Microscopy (SEM) is also performed on the shear fracture surface to find material behavior. These experiments are then simulated by finite element method and compared with the experimental results in order to confirm the simulation model. Shear stress state is inspected to find the usability of the proposed shear specimen. Finally, a geometry correction factor can be established for these two materials in this specific loading and geometry with notch using Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM). By these results, strain energy of shear failure and stress intensity factor (SIF) of shear of these two polymers are discussed in the special application of the screw cap opening of the medical or food packages with a temper evidence safety solution.

• Shear testning är en av de mest komplexa testområden där tillgängliga metoder och prov geometrier skiljer sig från varandra. Därför en modifierad skjuvförsök exemplar (MSTS) kombinerar det enkla enaxlade test med en zon av intresse (ZOI) testas som ger nästan ren skjuvning. I denna studie är materialparametrar av polypropen (PP) och polyeten med hög densitet (HDPE) först mätt med dragprov med en hundbensformade prov. Dessa parametrar används sedan som underlag för den finita elementanalys. För det andra är en specialdesignad exemplar (MSTS) som används för att utföra de skjuvning stresstester i en dragprovmaskin för att få resultat i form av krafter och förlängning, sprickinitiering etc. Svepelektronmikroskopi (SEM) utförs också på skjuvbrott ytan för att finna material beteende. Dessa experiment sedan simuleras genom finita elementmetoden och jämföras med de experimentella resultaten i syfte att bekräfta den simuleringsmodell. Shear spänningstillstånd inspekteras för att hitta användbarheten av de föreslagna bryt provet. Slutligen kan ett geometrikorrektionsfaktor fastställas för dessa två material i detta specifika lastning och geometri med nagg använder Linear Elastic Brottmekanik (LEFM). Av dessa resultat, stam energi av skjuvbrott och spänningsintensitetsfaktor (SIF) i skjuvning av dessa två polymerer diskuteras i särskild ansökan av skruvkork öppnandet av medicinska eller matpaket med ett temperament bevis säkerhetslösning.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Maskinteknik -- Teknisk mekanik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Mechanical Engineering -- Applied Mechanics (hsv//eng)

Nyckelord

Shear test specimen

Stress intensity factor

Finite Element simulation

Scanning electron microscopy

Screw cap opening.

Publikations- och innehållstyp

ref (ämneskategori)

art (ämneskategori)