Втрата стійкості та енергетика металевих вакуумних мембран закупорювальних засобів.
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.70.2024.03Ключові слова:
стійкість, прогин, енергетичний рівень, мембрана, втрата стійкості, рівновагаАнотація
Деякі технічні системи функціонують за наявності вакууму. Для контролю глибини вакууму часто використовують датчики контролю вакууму, які є досить складними й недешевими електричними пристроями. В статті досліджуються енергетичні спроможності металевих мембран вакуумних закупорювальних засобів, які в процесі контрольованої втрати стійкості можуть виконувати функцію вакуумних датчиків в упаковці не застосовуючи спеціальні датчики. Дослідження показали, що мембрани, відштамповані на полі закупорювальних засобів, втрачають стійкість від перепаду тиску, а відновлення форми відбувається завдяки енергії трансформації, яка виникає в них в результаті втрати стійкості. Величина цієї енергії залежить від товщини мембрани. Отримано параметри роботи мембран різної товщини жерсті та побудовано відповідні графічні залежності. Згідно досліджень, зі зменшенням товщини мембрани енергія трансформації зростає, разом з тим тиск втрати стійкості зменшується. В процесі цифрового моделювання пропонується оцінювати рівень внутрішньої енергії металевих мембран порівнюючи енергетичні рівні різних мембран в можливих станах рівноваги. В основу пропонованого методу покладено математичне моделювання енергетичних рівнів стану рівноваги мембран, виконане з використанням енергетичного методу з теорії пластин та оболонок. Отримані енергетичні рівні мембран різної товщини жерсті у стані втрати стійкості, кожний з яких має свій власний мінімум. За результатами цифрового моделювання виконано аналіз енергетичної складової та розраховано мінімальні енергетичні показники під час втрати стійкості мембран для мембран різної товщини. Показано, що під час переходу з одного стану рівноваги в інший відбувається енергетичний стрибок. Під час енергетичного стрибка завдяки вивільненню енергії трансформації відбувається миттєве переміщення мембрани в просторі. Пропонується оцінювати енергетичні рівні металевих мембран методом, згідно якого порівнюються енергетичні рівні різних мембран в станах рівноваги.
Завантаження
Посилання
Muratov, V.G. (2016). Metrology, technological measurements and instruments: a textbook. Education of Ukraine.
Vatrenko, O.V. (2014). Membranes of lids of canning glass containers (justification of their work). Packaging, 6, 26–29.
Ugural, A. (2018). Plates and shells: theory and analysis, fourth edition. CRC Press, Taylor & Fransis group. London, New York. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315104621.
Szilard, R. (2004). Theories and application of plate analysis: Classical, Numerical and Engineering Methods, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken.
Vatrenko, O.V. (2015). Modelling the operation of vacuum cover membranes: deflection, thickness. Scientific works of ONAFT, 48, 150–154.
Schiester, S. (2018). A new twist. Compact steel, 01, 22.
Reddy, J. (2007). Theory and analysis of elastic plates and shells, second edition. CRC Press, Taylor & Fransis group, London, New York.
Ugural, A., & Fenster, S. (2012). Advanced Mechanics of Materials and Applied Elasticity, 5th ed. Prentice-hall, Upper Saddle River, NJ.
Volmir, A.S. (1956). Flexible plates and shells. M.: Izdatel’stvo tekhnika-theoreticheskoi lit.
Vatrenko, O., Kyrylov, V., & Havva, O. (2020). Vacuum-caps membranes’ equilibrium state forms based on the energy criterion. Ukrainian Food Journal, 9, 1, 185–196.
Manual for the processing of twist-off lids. (2006). Silgan White Cap, Hannover.
