Usuario:

Clasificación Funcional: Termoplástico, Termoestable y Elastómero

Storyboard

Tres arquitecturas de red que emergen de la misma física de cadena (E1-E3) pero producen comportamientos radicalmente distintos: reptación libre, red permanente sin reptación, o red laxa con elasticidad entrópica dominante.

>Modelo

ID:('ky', 1715)


Relación de reticulación

Storyboard



$\displaystyle \chi_\nu=\frac{\nu_e}{\nu_{e,\mathrm{crit}}}$

$chi_ u$
Densidad de red relativa a la crítica
$1$
$ u_{e,mathrm{crit}}$
Densidad crítica de reticulación
$mol/m³$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14825)


Fluencia termoplástica

Storyboard



$\displaystyle \frac{d\varepsilon_v}{dt}=\frac{\sigma(t)}{\eta_{\mathrm{tp}}}$

$varepsilon_v$
Deformación viscosa o permanente
$1$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14815)


Fluencia elastomérica residual

Storyboard



$\displaystyle \frac{d\varepsilon_v}{dt}=(1-f_{\mathrm{rec,elast}})\frac{\sigma(t)}{\eta_{\mathrm{elast}}}$

$varepsilon_v$
Deformación viscosa o permanente
$1$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14816)


Fluencia termoestable

Storyboard



$\displaystyle \frac{d\varepsilon_v}{dt}=0.02(1-f_{\mathrm{rec,ts}})\frac{\sigma(t)}{\eta_{\mathrm{ts}}}$

$varepsilon_v$
Deformación viscosa o permanente
$1$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14817)


Fluencia de red vítrea

Storyboard



$\displaystyle \frac{d\varepsilon_v}{dt}=0.02(1-f_{\mathrm{rec,vit}})\frac{\sigma(t)}{\eta_{\mathrm{vit}}}$

$varepsilon_v$
Deformación viscosa o permanente
$1$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14818)


Deformación total

Storyboard



$\displaystyle \varepsilon=\varepsilon_e+\varepsilon_v$

$varepsilon_e$
Deformación elástica o recuperable
$1$
$varepsilon$
Deformación total
$1$
$varepsilon_v$
Deformación viscosa o permanente
$1$



>Modelo

ID:('gm', 14819)


Tiempo efectivo termoplástico

Storyboard



$\displaystyle \tau_{\mathrm{eff}}=\tau_{\mathrm{rep}}$

$ au_{mathrm{rep}}$
Tiempo característico de reptación
$s$
$ au_{mathrm{eff}}$
Tiempo efectivo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14820)


Tiempo efectivo elastomérico

Storyboard



$\displaystyle \tau_{\mathrm{eff}}=5\ \mathrm{s}$

$ au_{mathrm{eff}}$
Tiempo efectivo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14821)


Tiempo efectivo termoestable

Storyboard



$\displaystyle \tau_{\mathrm{eff}}=10^6\ \mathrm{s}$

$ au_{mathrm{eff}}$
Tiempo efectivo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14822)


Tiempo efectivo vítreo

Storyboard



$\displaystyle \tau_{\mathrm{eff}}=10^4\ \mathrm{s}$

$ au_{mathrm{eff}}$
Tiempo efectivo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14823)


Densidad teórica de cadenas de red

Storyboard



$\displaystyle \nu_{e,\mathrm{teo}}=\frac{\rho}{M_c}$

$\r ho$
Densidad de masa del polímero
$kg/m³$
$M_c$
Masa molar media entre reticulaciones
$kg/mol$
$ u_{e,mathrm{teo}}$
Densidad teórica de cadenas de red
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14824)


Dinámica de deformación elástica

Storyboard



$\displaystyle \frac{d\varepsilon_e}{dt}=\frac{\varepsilon_{e,\mathrm{obj}}-\varepsilon_e}{\tau_{\mathrm{eff}}}$

$varepsilon_{e,mathrm{obj}}$
Deformación elástica de equilibrio
$1$
$varepsilon_e$
Deformación elástica o recuperable
$1$
$t$
Tiempo
$s$
$ au_{mathrm{eff}}$
Tiempo efectivo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14814)


Temperatura reducida

Storyboard



$\displaystyle T_r=\frac{T}{T_g}$

$T_r$
Temperatura reducida
$1$
$T_g$
Temperatura de transición vítrea
$K$
$T$
Temperatura del material
$K$



>Modelo

ID:('gm', 14826)


Vector de estado

Storyboard



$\displaystyle \mathbf X=(\varepsilon_e,\varepsilon_v)^T$

$varepsilon_e$
Deformación elástica o recuperable
$1$
$varepsilon_v$
Deformación viscosa o permanente
$1$



>Modelo

ID:('gm', 14827)


Sistema dinámico

Storyboard



$\displaystyle \frac{d\mathbf X}{dt}=\mathbf F(\mathbf X,\sigma,G_{\mathrm{eff}},\eta_{\mathrm{eff}},\tau_{\mathrm{eff}})$

$eta_{mathrm{eff}}$
Viscosidad efectiva
$Pa·s$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$G_{mathrm{eff}}$
Módulo efectivo del material
$Pa$
$t$
Tiempo
$s$
$ au_{mathrm{eff}}$
Tiempo efectivo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14828)


Primera pendiente RK4

Storyboard



$\displaystyle k_1=F(X_i,t_i)$



>Modelo

ID:('gm', 14829)


Segunda pendiente RK4

Storyboard



$\displaystyle k_2=F\left(X_i+\frac{\Delta t}{2}k_1,t_i+\frac{\Delta t}{2}\right)$

$Delta t$
Paso interno de integración
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14830)


Tercera pendiente RK4

Storyboard



$\displaystyle k_3=F\left(X_i+\frac{\Delta t}{2}k_2,t_i+\frac{\Delta t}{2}\right)$

$Delta t$
Paso interno de integración
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14831)


Cuarta pendiente RK4

Storyboard



$\displaystyle k_4=F(X_i+\Delta t,k_3,t_i+\Delta t)$

$Delta t$
Paso interno de integración
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14832)


Actualización RK4

Storyboard



$\displaystyle X_{i+1}=X_i+\frac{\Delta t}{6}(k_1+2k_2+2k_3+k_4)$

$Delta t$
Paso interno de integración
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14833)


Tiempo del loop

Storyboard



$\displaystyle T_{\mathrm{loop}}=\frac{T_{\mathrm{loop,ms}}}{1000}$

$T_{mathrm{loop,ms}}$
Intervalo real del loop
$ms$
$T_{mathrm{loop}}$
Intervalo real del loop en MKS
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14834)


Viscosidad del termoestable

Storyboard



$\displaystyle \eta_{\mathrm{ts}}=10^{12}\ \mathrm{Pa,s}$



>Modelo

ID:('gm', 14804)


Condición termoestable

Storyboard



$\displaystyle \nu_e>\nu_{e,\mathrm{crit}}\Rightarrow\text{red permanente termoestable}$

$C$
Clase funcional del polímero
$1$
$ u_{e,mathrm{crit}}$
Densidad crítica de reticulación
$mol/m³$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14795)


Condición elastomérica

Storyboard



$\displaystyle 0<\nu_e\leq\nu_{e,\mathrm{crit}};\land;T>T_g\Rightarrow\text{elastomero}$

$C$
Clase funcional del polímero
$1$
$T_g$
Temperatura de transición vítrea
$K$
$T$
Temperatura del material
$K$
$ u_{e,mathrm{crit}}$
Densidad crítica de reticulación
$mol/m³$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14796)


Condición de red vítrea

Storyboard



$\displaystyle 0<\nu_e\leq\nu_{e,\mathrm{crit}};\land;T\leq T_g\Rightarrow\text{red vitrea}$

$C$
Clase funcional del polímero
$1$
$T_g$
Temperatura de transición vítrea
$K$
$T$
Temperatura del material
$K$
$ u_{e,mathrm{crit}}$
Densidad crítica de reticulación
$mol/m³$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14797)


Módulo entrópico del elastómero

Storyboard



$\displaystyle G_{\mathrm{elast}}=\nu_eRT(1-d)$

$d$
Fracción de daño irreversible
$1$
$T$
Temperatura del material
$K$
$R$
Constante universal de los gases
$J/mol·K$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14798)


Módulo del termoplástico

Storyboard



$\displaystyle G_{\mathrm{tp}}=2\times10^6\max\left(0.05,1-\frac{T}{650}\right)$

$T$
Temperatura del material
$K$



>Modelo

ID:('gm', 14799)


Módulo del termoestable

Storyboard



$\displaystyle G_{\mathrm{ts}}=\left[5\times10^7+2\times10^6(\nu_e-\nu_{e,\mathrm{crit}})\right](1-0.7d)$

$d$
Fracción de daño irreversible
$1$
$ u_{e,mathrm{crit}}$
Densidad crítica de reticulación
$mol/m³$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14800)


Módulo de red vítrea

Storyboard



$\displaystyle G_{\mathrm{vit}}=\left(10^8+5\times10^5\nu_e\right)(1-0.6d)$

$d$
Fracción de daño irreversible
$1$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14801)


Viscosidad del termoplástico

Storyboard



$\displaystyle \eta_{\mathrm{tp}}=\eta_{\mathrm{melt}}\exp\left[\operatorname{clip}\left(\frac{T_g-T}{35},-8,8\right)\right]$

$T_g$
Temperatura de transición vítrea
$K$
$T$
Temperatura del material
$K$
$eta_{mathrm{melt}}$
Viscosidad de referencia del fundido
$Pa·s$



>Modelo

ID:('gm', 14802)


Viscosidad del elastómero

Storyboard



$\displaystyle \eta_{\mathrm{elast}}=5G_{\mathrm{elast}}$



>Modelo

ID:('gm', 14803)


Condición termoplástica

Storyboard



$\displaystyle \nu_e=0\Rightarrow\text{termoplastico con reptacion}$

$C$
Clase funcional del polímero
$1$
$ u_e$
Densidad de reticulación efectiva
$mol/m³$



>Modelo

ID:('gm', 14794)


Viscosidad de red vítrea

Storyboard



$\displaystyle \eta_{\mathrm{vit}}=10^{10}\ \mathrm{Pa,s}$



>Modelo

ID:('gm', 14805)


Recuperación termoplástica

Storyboard



$\displaystyle f_{\mathrm{rec,tp}}=0.08$



>Modelo

ID:('gm', 14806)


Recuperación elastomérica

Storyboard



$\displaystyle f_{\mathrm{rec,elast}}=\operatorname{clip}(0.92-0.35d,0,1)$

$d$
Fracción de daño irreversible
$1$



>Modelo

ID:('gm', 14807)


Recuperación termoestable

Storyboard



$\displaystyle f_{\mathrm{rec,ts}}=\operatorname{clip}(0.75-0.45d,0,1)$

$d$
Fracción de daño irreversible
$1$



>Modelo

ID:('gm', 14808)


Recuperación vítrea

Storyboard



$\displaystyle f_{\mathrm{rec,vit}}=\operatorname{clip}(0.45-0.30d,0,1)$

$d$
Fracción de daño irreversible
$1$



>Modelo

ID:('gm', 14809)


Esfuerzo de escalón

Storyboard



$\displaystyle \sigma(t)=\begin{cases}\sigma_0,&\text{carga activa}\0,&\text{carga retirada}\end{cases}$

$sigma_0$
Amplitud del esfuerzo aplicado
$Pa$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$



>Modelo

ID:('gm', 14810)


Esfuerzo cíclico

Storyboard



$\displaystyle \sigma(t)=\sigma_0\sin(2\pi ft)$

$f$
Frecuencia de carga
$Hz$
$sigma_0$
Amplitud del esfuerzo aplicado
$Pa$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14811)


Frecuencia desde escala logarítmica

Storyboard



$\displaystyle f=10^{g_f}$

$g_f$
Logaritmo decimal de la frecuencia
$1$
$f$
Frecuencia de carga
$Hz$



>Modelo

ID:('gm', 14812)


Deformación elástica objetivo

Storyboard



$\displaystyle \varepsilon_{e,\mathrm{obj}}=\frac{\sigma(t)}{G_{\mathrm{eff}}}$

$varepsilon_{e,mathrm{obj}}$
Deformación elástica de equilibrio
$1$
$sigma(t)$
Esfuerzo aplicado instantáneo
$Pa$
$G_{mathrm{eff}}$
Módulo efectivo del material
$Pa$



>Modelo

ID:('gm', 14813)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$C$
Clase
Clase funcional del polímero
1
$varepsilon_{e,mathrm{obj}}$
epsilon_e_obj
Deformación elástica de equilibrio
1
$varepsilon_e$
epsilon_e
Deformación elástica o recuperable
1
$varepsilon$
epsilon_total
Deformación total
1
$varepsilon_v$
epsilon_v
Deformación viscosa o permanente
1
$chi_ u$
chi_nu
Densidad de red relativa a la crítica
1
$d$
d
Fracción de daño irreversible
1
$g_f$
log_f
Logaritmo decimal de la frecuencia
1
$T_r$
T_red
Temperatura reducida
1
$f$
f
Frecuencia de carga
Hz
$T_g$
T_g
Temperatura de transición vítrea
K
$T$
T
Temperatura del material
K
$eta_{mathrm{melt}}$
eta_melt
Viscosidad de referencia del fundido
Pa·s
$eta_{mathrm{eff}}$
eta_eff
Viscosidad efectiva
Pa·s
$sigma_0$
sigma_0
Amplitud del esfuerzo aplicado
Pa
$sigma(t)$
sigma_t
Esfuerzo aplicado instantáneo
Pa
$G_{mathrm{eff}}$
G_eff
Módulo efectivo del material
Pa
$\r ho$
rho
Densidad de masa del polímero
kg/m³
$M_c$
M_c
Masa molar media entre reticulaciones
kg/mol
$R$
R
Constante universal de los gases
J/mol·K
$ u_{e,mathrm{crit}}$
nu_e_crit
Densidad crítica de reticulación
mol/m³
$ u_e$
nu_e
Densidad de reticulación efectiva
mol/m³
$ u_{e,mathrm{teo}}$
nu_e_theory
Densidad teórica de cadenas de red
mol/m³
$T_{mathrm{loop,ms}}$
loop_ms
Intervalo real del loop
ms
$T_{mathrm{loop}}$
T_loop
Intervalo real del loop en MKS
s
$Delta t$
dt
Paso interno de integración
s
$t$
t
Tiempo
s
$ au_{mathrm{rep}}$
tau_rep
Tiempo característico de reptación
s
$ au_{mathrm{eff}}$
tau_eff
Tiempo efectivo de respuesta
s

ID:(0, 1715)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile