Berechnung einer Zugkraft zwischen zwei Kunststoffteilen

Ich habe einen HDPE-Stift, 2 mm hoch, 2 mm Durchmesser, den ich in eine flache Platte aus heißem HDPE eindrücke. Es ist nicht heiß genug, um den Stift zu schmelzen, aber immer noch heiß genug, um das Material in 24 Stunden um 4% zu schrumpfen.

Wie würde ich die Kraft berechnen, die erforderlich ist, um den Stift von dieser Plakette zu entfernen? Der verwendete Reibungskoeffizient beträgt 0,24, und ein erwarteter Wert für die Kraft könnte 3600 N betragen.

Es ist möglich, dass, während der Stift von der Plakette abgezogen wird, aufgrund der Dehnung der Durchmesser zur Spitze des Stifts hin kleiner wird.

Mein Endziel ist es, eine Formel zu finden, die ich verwenden kann, um die erwartete Zugkraft dieses Stifts bei unterschiedlichen Höhen und Durchmessern und wenn der Stift innen hohl oder massiv ist, zu schätzen. Wir können den Schrumpfungswert nicht variieren.

— William B.
quelle

Möglicherweise müssen Sie sich dem empirisch nähern. Wählen Sie einige repräsentative Voll- und Hohlstift-Designs, führen Sie Tests durch und passen Sie Kurven an. Ändert sich der Durchmesser Ihres Stifts messbar, nachdem die Plakette um ihn herum geschrumpft ist?

— Air

Wenn Sie "4% schrumpfen" sagen, sprechen Sie von linearem oder volumetrischem Schrumpfen? Da eine lineare Schrumpfung von 4% in Kombination mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 120E-6 ° C -1 zu einer Temperaturdifferenz von etwa 333 ° C führen würde, die (bei Erwärmung von Raumtemperatur) weit über dem Schmelzpunkt von HDPE liegt . Kennen Sie den erwarteten Temperaturunterschied?

— Andrew