Viskoelastický popis polymerní mezivrstvy laminovaného skla

Abstract

Lepené sklo je kompozitní materiál vyrobený vrstvením skleněných tabulí spolu s polymerními mezivrstvami. Zatímco sklo lze pokládat za téměř ideálně pružný materiál, chování polymerní fólie je časově závislé, někde mezi ideálně pružným a ideálně viskózním. Použití standardní teorie pružnosti tedy není pro popis tohoto materiálu vhodné a jeho chování je třeba popsat pomocí složitějších modelů. Tato práce přináší přehled těchto modelů porovnávajících klasickou a zlomkovou viskoelasticitu. Teorie viskoelasticity využívá teoretické modely složené z reologických prvků jako jsou pružiny a viskózní tlumiče. Zlomková viskoelasticita pak představuje springpot, reologický prvek využívající pro popis materiálového chování zlomkové derivace. Použitelnost jednotlivých modelů je v rámci práce ověřena s využitím dat z experimentů provedených na vzorcích z lepeného skla. Pro popis polymerní mezivrstvy se jako nejvhodnější jeví zobecněný Maxwellův řetězec a zlomkový Maxwellův řetězec. Cílem této práce bylo také provedení experimentální analýzy vyšetřující chování polymerní mezivrstvy v lepeném skle a dále i polymeru samotného. Experimenty byly provedeny s využitím dynamického smykového reometru. Experimentální analýzu bohužel nebylo možno z technických důvodů dokončit a pro vyslovení závěrů je tedy nutná podrobnější analýza.

Laminated glass is the composite material created by layering of solid glass plates and polymer interlayers. While glass is almost perfectly elastic material, the polymer foil exhibits time dependent behavior somewhere between purely elastic and purely viscous. Therefore, more complex theoretical models are needed instead of the theory of elasticity. For that reasons this thesis presents the overview of such models and moreover compares the classical viscoelasticity with the fractional one. Classical theory of viscoelasticity employs the models composed of rheological elements such as elastic springs and viscous dampers. Meanwhile, the fractional viscoelasticity introduces the springpot element together with the principles of fractional calculus. The validation of the models is provided by fitting parameters to the data obtained by experiments on laminated glass samples. From validation we get the generalized Maxwell model and the fractional Maxwell chain as the most sufficient models to describe the polymer interlayer. The next aim of this thesis was to experimentaly examine the behavior of the polymer interlayer considering both the laminated glass samples and polymer material alone taken directly from the supplied foil. The experimental analysis is provided via dynamic shear rheometer. Unfortunately, due to technical difficulties it was not able to complete the assumed experimental program. The partial results were not sufficient to draw any solid conclusions so further experimental research is still needed.