המחברים להכיר את העזרה של מייקל Pluchinsky עם העבודה צילום במהירות גבוהה

שימוש הולם ציוד מגן אישי למשל בטיחות משקפיים, כפפות וכדומה עבור ביצוע פעילויות התייחס בכתב היד. חומר המוצא המשמש כאן המדידה של כיפוף כוח, התנגשות, יחס או בתפזורת ריסוק הוא תמיד extrudates המתקבל במחקרי מעבדה או לימודי טייס ציוד או חומרים מסחריים. Catalyst extrudate כוח תלוי בתנאים pretreatment ולכן חשוב למשתמש לבחור את הטיפולים המתאימים. תוצאות המדידות מאפשרת להחליט באילו חומרים כדאי להשתמש ב מחקרים נוספים לפחות מנקודת המבט של כוח.
1. עוצמה מעוקל
<ol><li>
הכנת הדוגמא כוח כיפוף
	<ol>
<li>ודפדף הדגימה extrudate לעניין גודל נציג של מינימום 25 חלקיקים. השתמש ספינינג riffler או הרובה-סוג הדגימה המחיצה. הערה: Catalyst כוח תלויה רעלני תרמי, ולכן המדגם דורש מספר בחירות צריכה להיעשות על-ידי המשתמש בנוגע בשוטף ובשיפוץ.</li>
		<li>בצע הפעולות הבאות שני טיפוסי בשוטף ובשיפוץ אך מצבם עשוי להשתנות בהתאם הצורך של המשתמש.<ol>
<li>Calcine הדגימה ב 538 ° C עבור 1 h.<ol>
<li>מקום לפחות 25 זרז riffled extrudates צלחת פורצלן או גביע חום עמיד.</li>
				<li>המקום המנה עם הזרז לתוך תנור לעמעם חסיני אש-סוג ב 538 ° C עבור 1 h.</li>
				<li>לאחר calcination, למקם את הדגימה חם desiccator ולאפשר לה להתקרר לתנאי הסביבה.</li>
			</ol>
</li>
			<li>יבש את הדגימה ב 121 מעלות צלזיוס במשך שעתיים מינימום.<ol>
<li>מקום לפחות 25 זרז riffled extrudates צלחת פורצלן או גביע חום עמיד.</li>
				<li>מקם את המנה עם זרז בתנור ייבוש, להגדיר עבור 121 מעלות צלזיוס למשך תקופה מינימלית של 2 h.</li>
				<li>הסר את הדגימה חם מהתנור ייבוש למקם אותו לתוך desiccator ומאפשרים לה להתקרר לתנאי הסביבה</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הגדרת מכשור כוח כיפוף הערה: הבר שגיאה עבור המודולוס של הקרע הינו 10% ±. כיול הציוד מדי יום לפי הכללים שנקבעו על ידי היצרן. לבחור את השיטה התואמת כראוי את הצורה של המדגם, כמו החישוב של מור תלויה הגורם צורה.<ol>
<li>להתחיל במסגרת בדיקת כיפוף ולאפשר את המערכת לחמם עד לפחות 20 דקות לפני השימוש. ואז לפתוח את התוכנות הדרושות.</li>
		<li>צרף תא המטען (10 ניוטון כוח) N 10 לפי הוראות יצרן.</li>
		<li>בחר על מהירות הסדן של 0.2 מ מ/שניה עם טווח תמיכה 5 מ מ. הערה: זה היה ציין כי עבור תעריף זה של מהירות, הזרז אינו נמצא אזור רגיש של קצב המתח והוא הכוח קרע לשחזור.</li>
		<li>בחר ' מודולוס של קרע (מור)' 'מקסימום כוח' בכרטיסיה ' תוצאות '.</li>
		<li>ודא שגלגל נוהג על המסגרת מור נמצא במצב "אפס" בלחיצה על כפתור "חזרה" בחוזקה במסוף מסגרת. ניתן לשנות את המיקום של גלגל נוהג של סדן במידת הצורך להתאים extrudates של קוטר שונה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מדידת כוח כיפוף
	<ol>
<li>סעו הדגימה extrudate זרז desiccator ולמקם אותו מסנן הפוכה 5-6 ס מ קוטר עם N2 שנושבת אותה כדי ליצור שמיכה של גז יבש כלפי מעלה.</li>
		<li>השתמש פינצטה כדי לקחת את הדגימה extrudate ממגש מסנן ומניחים אותו על פני קורות תמיכה. למזער את הזמן של מיקום הדגימה extrudate ומדידה כדי למזער את הלחות איסוף.</li>
		<li>מרכז הדגימה extrudate זרז הטובה ביותר ככל האפשר משמאל הקדמית והצדק לחזור על קורות תמיכה</li>
		<li>לחץ על "התחל" הסמל בסרגל הכלים הנכונה. הערה: במהלך שלב זה, להיות מכופף את extrudate מעבר לנקודת השבירה, ולכן הבדיקה היא הרסנית במובן הזה.</li>
		<li>ודא גלגל נוהג מפסיק וחוזר אל נקודת ההתחלה על חווה ירידה 40% כוח עומס. הערה: זו מתרחשת בדרך כלל בעת extrudate שבירה.</li>
		<li>בחר בסמל "הבא" בסרגל הכלים הנכונה כדי להמשיך extrudate הבא.</li>
		<li>פגע 'הקודם' כדי להציג את נקודת הנתונים בגרף על השולחן תוצאות.</li>
		<li>בחר 'סיום דגימה' לאחר מדידה הדגימה extrudate ה-25. הערה: התוכנה יוצרת את הדוח עם המאפיינים כוח</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. התנגשות מבחן
הערה: קצב ההזנה שבה מוזן זרז צינור ירידה ברמה נמוכה כך זרז בודדים extrudates מתנגשים בעיקרו עם משטח ריק בחלק התחתון של צינור ירידה ללא הפרעה אחד את השני
<ol><li>
הכנת ציוד התנגשות
	<ol>
<li>להרכיב את הצינור טיפה (0.15 מ' קוטר, 1.83 מ' פלסטיק באורך צינור) עם לוחית השחזור (316 SS) בתחתית. הגדר את הפרשות מזין בגובה הנכון של בחירה (כאן 1.83 מ') ממורכזות הצינור טיפה. לשנות הגולן טיפה כדי להשתנות חומרת ההתנגשות.</li>
		<li>סט להדהד בתדר של רטט מזין עד 250 הרץ עם כוח מחוץ.</li>
		<li>מיקום מקומי אוורור מעל להאכיל הופר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת הדוגמא התנגשות
	<ol>
<li>ודפדף המדגם זרז לעניין גודל נציג של מינימום 50 חלקיקים. השתמש ספינינג riffler או הרובה-סוג הדגימה המחיצה.</li>
		<li>בעדינות ניפוי המדגם מוכן כדי להימנע חלקיקים קטנים באורך קוטר יחס פחות או שווה ל- 1.</li>
		<li>למדוד את יחס הגובה-רוחב הראשונית של המדגם באמצעות פרוטוקול בסעיף 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
התנגשות זרז טיפה הליך
	<ol>
<li>העברה ידנית המדגם כולו לתוך להאכיל הופר.</li>
		<li>ודא ששקע המצנח מזין ממורכזת לאורך הצינור טיפה.</li>
		<li>להפעיל את המתג דו-מצבי כוח במזין והגדר 'התחל'.</li>
		<li>אפשר כל החלקיקים ליפול בחופשיות לתוך הצינור טיפה, אז תראה צלחת התחתון.</li>
		<li>לבטל את הכוח במזין לאחר כל החלקיקים האכיל, ירד.</li>
		<li>להעביר את כל החלקיקים מהצלחת שחזור ולהסיר בעדינות הקנסות מדגם על ידי ניפוי להסיר אבק וצ'יפס.</li>
		<li>למדוד את יחס הגובה-רוחב של המדגם באמצעות פרוטוקול בסעיף 3 כדי להשלים את המדידה הראשונה טיפה איזור 1 X.</li>
		<li>באמצעות הדוגמה של צעד 2.3.7, חזור על שלבים 2.3.1 כדי 2.3.6 ולמדוד את יחס הגובה-רוחב באמצעות פרוטוקול בסעיף 3 כדי להשלים המדידה טיפה השני המיועד 2 X.</li>
		<li>חזור על השלבים שלעיל כדי להשלים עד 5 X ושחרר 10 X מדידות. הערה: אחד יכול לבחור לדלג על המדידות ביניים יחס מאז יחס הגובה-רוחב משתנה מעט רק אחרי מספר טיפות.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. יחס גובה-רוחב זרז
<ol><li>
הכנת הדוגמא יחס גובה-רוחב
	<ol>
<li>ודפדף המדגם זרז לעניין גודל נציג של 50 עד 250 חלקיקים. השתמש ספינינג riffler או הרובה-סוג הדגימה המחיצה מדגם מייצג.</li>
		<li>ניפוי איפה ופירושה L האורך של extrudate כאשר D מציין את הקוטר של extrudate המדגם מוכן כדי להימנע חלקיקים קטנים עם L/D פחות או שווה ל- 1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
יחס גובה-רוחב תוכנה והתקנה
	<ol>
<li>פתח את התוכנה ובחר לחצן סרגל הכלים "סרוק" בחלק העליון של המסך.</li>
		<li>נגב את הכוס עם מטלית מיקרופייבר כדי להסיר את כל האבק. במקום סדין נקי שקיפות על הסורק.</li>
		<li>מפזרים את extrudates על השקיפות ולהימנע חלקיקי נוגעים אחד בשני. מקם את החלקיקים בתוך אזור מלבני מדידה מרבי 10 ס מ על ידי 20 ס מ.</li>
		<li>באופן אקראי להפיץ את extrudates על פני האזור שיסרק. השתמש זוג מלקחיים להחליק החלקיקים רחוקים אחד מהשני או כדי למקם אותם בשטחים פתוחים יותר.</li>
		<li>סגור את מכסה הסורק.</li>
		<li>בחר את הצורה של החלקיק</li>
		<li>הפעל ההודעה לתפקד בתוכנה הגדרת, נוגע חלקיקים (מודגשים באדום על המסך), חלקיקים שאינם חופפים (או צחצוח) בקצה אזור הסריקה ואת אלה נמצאים באופן אוטומטי הוסר, כל חלקיקים עם עקמומיות מוגזמת, בכל חלקיקים הם גם קטנים (למשל אבק כתמים) ולאחר כל חלקיקי כי הם נוגעים אחד בשני.</li>
		<li>לחץ על לחצן סרגל הכלים "סרוק". הערה: הסורק יתחיל לסרוק את החלקיקים. זה ייקח בין 2-3 דקות. תוצאות ייערכו התמונה הסרוקה שטיחות מוצגים על המסך.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ניתוח יחס גובה-רוחב
	<ol>
<li>לבחון את התוצאות שנסרקו ולהבטיח כי כל החלקיקים חוקי כלולים במהלך הסריקה. הערה: חלקיקים חוקי יש ו- L/D > 1, לנוח בעמדה הטבעי עבור הסריקה ואל תגעו extrudates אחרים.</li>
		<li>סקור כל חלקיק חשד של נגיעה חלקיק השכן אלגוריתם חישוב אינה מושלמת.</li>
		<li>לסלק חלקיקים לנוח כראוי עקב המתגודדים (נגיעה או משקר אחד על השני) עם חוסלה עם התוכנה. לחלופין, להתאים את המיקום של החלקיק עם פינצטה, המדגם כולו יכול להיות סריקה חוזרת.</li>
		<li>לשמור את התוצאות ולהקליט את הפרטים הבאים: ממוצע קוטר אורך ממוצע, את מספר החלקיקים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4.. צובר למחוץ בדיקות
<ol><li>
הכנת הדוגמא למחוץ בצובר
	<ol>
<li>הדוגמה extrudate זרז עניין צריך riffled כדי להשיג נציג מתאים של הסכום הכולל.</li>
		<li>Heat-treat המדגם catalyst ב 538 ° C עבור מינימום 1 h בתנור לעמעם או דומה למקם אותו חם desiccator ומאפשרים לה להתקרר לתנאי הסביבה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הליך למחוץ בצובר
	<ol>
<li>להקרע המכולה מדגם זרז (כוס) ולמלא אותה בעבים עם הזרז, שהוא זרז עודף בתוך המיכל.</li>
		<li>בזהירות ברמה בגביע עם קצה מתכת ישר ללא אריזה יתר על המידה את המיטה.</li>
		<li>Reweigh המכולה עם זרז מפולס כדי להשיג את המשקל של המדגם.</li>
		<li>בזהירות המקום המדגם באסיפה לחסום ו בוכנה עומס. מקם את הבלוק עומס על המדגם ללא ריסוק הזרז.</li>
		<li>למקם את מיסב כדורי במרכז הרחוב עומס ולהתאים את נעילת הזרוע לגובה המתאים באופן שווה מעל מיסב כדורי שימוש של נגר קטן ברמת. לנעול את הזרוע במקום.</li>
		<li>בדוק כי וסת הלחץ מוגדר-הלחץ שצוין על-ידי המשתמש שיוחל המדגם זרז. הערה: בדרך כלל, זה בטווח kPa 5-1, 000, זה בדרך כלל נמצא על ידי ניסוי וטעייה עבור יישום מסוים.</li>
		<li>בדוק שסתום בקרת עומס של שסתום לחץ פתוחים ולאחר מכן סגור את השסתום לדמם. הערה: הרחוב עומס יעלו ללחץ קבוע שלה.</li>
		<li>מחכים 60 s עבור הדגימה equilibrate.</li>
		<li>לשחרר את הלחץ על ידי השסתום בליד וסוגר את שסתום הלחץ. צפה את הבלוק עומס חוזר למקומו המקורי.</li>
		<li>נעילת הזרוע מתכווננת מנעול, קח את הכדור מיסב וטען לחסום בקפידה.</li>
		<li>למדוד ולהקליט את הכניסה של המדגם לאחר הבדיקה מעוך.</li>
		<li>ניפוי את הקנסות. להקליט את הקנסות ולמדוד את יחס הגובה-רוחב של המדגם על פי פרוטוקול בסעיף 3.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Le Page, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Applied Heterogeneous Catalysis. , (1987).</li><li>Woodcock, C. R., Mason, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bulk Solids Handling: An Introduction to the Practice and Technology. , (1987).</li><li>Bertolacini, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+and+Physical+Testing+of+Catalysts.">Mechanical and Physical Testing of Catalysts.</a> ACS Symposium series. , 380-383 (1989).</li><li>Wu, D. F., Zhou, J. C., Li, Y. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+the+mechanical+strength+of+solid+catalysts.">Distribution of the mechanical strength of solid catalysts.</a> Chem Eng Res Des. 84 (12), 1152-1157 (2006).</li><li>Li, Y., Wu, D., Chang, L., Shi, Y., Wu, D., Fang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+bulk+crushing+strength+of+spherical+catalysts.">A model for bulk crushing strength of spherical catalysts.</a> Ind Eng Chem Res. 38, 1911-1916 (1999).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+and+statistics+of+single+pellet+mechanical+strength+of+differently+shaped+catalysts.">Measurement and statistics of single pellet mechanical strength of differently shaped catalysts.</a> Powder Technol. 113, 176-184 (2000).</li><li>Staub, D., Meille, S., Le Corre, V., Chevalier, J., Rouleau, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revisiting+the+side+crushing+test+using+the+three-point+bending+test+for+the+strength+measurement+of+catalyst+supports.">Revisiting the side crushing test using the three-point bending test for the strength measurement of catalyst supports.</a> Oil Gas Sci Technol. 70, 475-486 (2015).</li><li>Bridgwater, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+3,+Particle+Breakage+due+to+Bulk+Shear.">Chapter 3, Particle Breakage due to Bulk Shear.</a> Handbook of Powder Technology, 1st ed. 12, (2007).</li><li>Farsi, A., Xiang, J., Latham, J. P., Carlsson, M., Stitt, E. H., Marigo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+Shape+Matter?+FEMDEM+Estimations+of+Strength+and+Post+Failure+Behaviour+of+Catalyst+Supports.">Does Shape Matter? FEMDEM Estimations of Strength and Post Failure Behaviour of Catalyst Supports.</a> 5th International Conference on Particle-Based methods. , (2017).</li><li>Beeckman, J. W. L., Fassbender, N. A., Datz, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Length+to+Diameter+Ratio+of+Extrudates+in+Catalyst+Technology,+I.+Modeling+Catalyst+Breakage+by+Impulsive+Forces.">Length to Diameter Ratio of Extrudates in Catalyst Technology, I. Modeling Catalyst Breakage by Impulsive Forces.</a> AIChE J. 62, 639-647 (2016).</li><li>Beeckman, J. W. L., Fassbender, N. A., Datz, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Length+to+Diameter+Ratio+of+Extrudates+in+Catalyst+Technology,+II.+Bending+strength+versus+Impulsive+Forces.">Length to Diameter Ratio of Extrudates in Catalyst Technology, II. Bending strength versus Impulsive Forces.</a> AIChE J. 62, 2658-2669 (2016).</li><li>Beeckman, J. W. L., Cunningham, M., Fassbender, N. A., Datz, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Length-to-Diameter+Ratio+of+Extrudates+in+Catalyst+Technology:+III.+Catalyst+Breakage+in+a+Fixed+Bed.">Length-to-Diameter Ratio of Extrudates in Catalyst Technology: III. Catalyst Breakage in a Fixed Bed.</a> Chem. Eng. Technol. , 1844-1851 (2017).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

שבירה בידי כוחות אימפולסיבי בעקבות התנגשות: הקטנת יחס גובה-רוחב extrudate בעקבות התנגשות כנגד משטח ניתן למדוד בבדיקה טיפה מעבדה. במבחן הזה, extrudates משתחררים לעקוד, ליפול, להאיץ בשל כוח המשיכה, גם לחוות גרירה עם אויר.
השיטה שפורטו לעיל זמינה עד כה רק בספרות כפי שמתואר15,Beeckman16. עד לאחרונה, רמה גבוהה של tediousness לעשות מדידות ידניות על ידי caliper עבור מספר רב של extrudates הוא כנראה גורם מסייע בשביל זה. זמן חשיפה טמפרטורת האוויר, ומכאן לחות צריך להיות ממוזער במהלך, בין מדידות. במידת הצורך, הפרוטוקול עבור הבדיקה טיפה ייתכן שתצטרך לבצע עם הטיהור2 N או הטיהור יבש-אוויר לתוך הגליל. אחד לבחור גם לתת את הזרז equilibrate באוויר פתוח למשך הלילה לפני נטילת כל המידות לבצע איסוף לחות פחות בעיה. הפרוטוקול ואת שיטת מועסק כאן יש יתרון זה מניב במהירות את יחס הרוחב-גובה מעל 100-300 extrudates, ומכאן שנדרש רוב ההשתנות זה יכול להיות שנצפו עם דוגמאות קטנות הוכו.
זה חשוב כי extrudates עם אורך של יחס קוטר פחות מאשר אחדות להסיר מן המדגם מאז תכנת זיהוי הצורה יכול להקצות באורך וקוטר חתיכות כאלה זרז בטעות. לכן חשוב גם כדי למזער, עדיף לחסל את מספר extrudates קצר כזה. לכן, מומלץ לעבוד עם extrudates בעלות יחס גובה-רוחב גדול מספיק בתחילת הבדיקה וכדי להגביל את חומרת הפגיעה הבדיקה.
עבודה בעתיד, מנקודת מבט מהותי, זה יהיה מאוד מעניין ללמוד ההתנגשות של extrudates יחיד כפונקציה של אורך שלהם, כפונקציה של גובה טיפה, כפונקציה של זווית הפגיעה, כפונקציה של תנע זוויתי להזכיר j רק כמה משתנים. על שבירה, זה יהיה מעניין לקבוע את המיקום של surface(s) קרע לאורכו של extrudate המקורי. מתודולוגיה זו ייתכן החלים על חומרים אשר הם לא extruded אך מעדיף מתקבלים על ידי לחיצה על או על כדורי כדורית ולכן ייתכן יישומים עבור תעשיית התרופות, תעשיית המזון.
שבירה בשל הלחץ במיטה קבועים השיטה שפורטו לעיל זמינה עד כה רק בספרות כפי שמתואר Beeckman18. כוח למחוץ בתפזורת, חשוב לעקוב בתקן הפועלים הפרוטוקול כפי שמתואר בספר ASTM D7084-0417 מסיבה של הדיר.
זמן חשיפה טמפרטורת האוויר, ומכאן לחות צריך להיות ממוזער במהלך, בין מדידות. במידת הצורך, הפרוטוקול ייתכן שתצטרך לבצע בקופסת הכפפות עבור היישום של כוח למחוץ בצובר.
כמו במקרה של התנגשות, מתודולוגיה זו ייתכן גם שתגלה הישימות לחומרים לא extruded אך מעדיף מתקבל על ידי לחיצה לטופס גלולה או כדורי שלג שהושג באמצעות טפטוף או פרור.

ייצור הזרז הוא עמוד השדרה התומכת בתעשייה הפטרוכימית, תעשיות נלוות. זרזים מסחרי, לראות Le עמוד1, הם בדרך כלל extruded לפי מתכונים השמור היטב סודות מסחריים או כי פטנט שיטות הייצור. Catalyst טיפוסי מידות נע בין 1 מ מ כ- 5 מ"מ קוטר ובאים במגוון צורות כמו גליל, trilobe או quadrulobe יחד עם מגוון רחב של מקביליהם חלול. בעוד הקוטר של חתך הרוחב של זרזים מעוקם נשלטים לעיתים קרובות מאוד גם, אורך extrudates בודדים יש את Gaussian יותר כמו הפצה ו המרחק בודדים בדרך כלל בטווח שבין כמעט שווים קוטר אחד לכמה קטרים. יוצאת דופן היא זרזים עם הבלטה של קוטר גדול מספיק, המאפשר להם להיות חתוך כשהם יוצאים הפנים למות, ויש אלו הדוק יותר התפלגות אורך הרבה. ההתפלגות באורך 1 ממ ' קטן עד 3 מ מ קוטר extruded זרזים האופייניים לתעשייה הפטרוכימית מתקבלים בדרך כלל על ידי שבירה טבעי או מאולץ שבירה בהתאם כוחם מהותי.
Le עמוד1, וודקוק2, Bertolacini3, וו4 ו Li5 מראים מאפיינים זרז טיפוסי המורכבות של המדידות כוח. מדדים טיפוסי בספרות, בהגדרות מסחרי מהווים כוח למחוץ הממוצע של extrudates יחיד, הנפח לרסק כוח. שני מאפיינים נמצאים בשימוש כדי לשפוט אם זרז יש כוח מספיק כדי לשרוד את טעינת ולהשתמש בתהליכים. לעתים קרובות גם מבחן התשה נוסף כדי לשפוט את ההתנגדות התשה זרז בתהליך. למרות מסד נתונים גדול מאוד קיים בצמחים מסחרי על הזרז כוח ושימוש, מידע זה נגיש רק לעתים נדירות בספרות פתוח. כמו כן, רבים מהמתכונים זרז אד הוק, הוקמו לאחר הרבה ניסוי וטעייה. הדגמים של היבט זה של זרז הייצור הוא עדיין מאתגר בלשון המעטה.
חלה כאן הוא הכוח flexural של הזרז המתקבל מדידה של המודולוס אוילר-ברנולי של קרע אשר מתקבל בדרך כלל בבדיקה כיפוף 3 נקודות. Li6 ו סטאוב7 תגובה על הכוח flexural של זרזים אבל העבודה שלהם נעשית על extrudates בקוטר גדול יחסית, אין יישום ישיר ניתנת דגם זרז שבירה. הכוח flexural לעיתים רחוקות נמדדים וישנה דיווחו בספרות לגדלים זרז מסחרית טיפוסית. עוד יותר, הכוח flexural לעתים קרובות אינו מוחל להדרכה בייצור זרז
מדידה, מידול הנזק של זרזים במהלך בייצורו או במהלך השימוש בו התהליך קשה. לעיתים קרובות האורך extrudate זרז יחס הקוטר הוא המודל מבוסס על שיטות אמפירי ולקישורה כוח באמצעות חוקים כוח, עם זאת, זה במקרים רבים עדיין יש רכיב אד הוק חזקה. Bridgwater8 מספק סקירה מקיפה של חלקיקים שבירה בשל ההטיה אבל אורך extrudates יחס קוטר מחוץ לטווח מסחרי של extrudates שבהם דן מאמר זה. שיטות רכיב דיסקרטית (DEM) ושיטות סופיים (FEM) עכשיו משמשים גם כדי לחקור שבירה של גרגירים, שיטות אלה לגשת לבעיה ברמה הבסיסית. ההפניה ניתנת היינריך9, Wassgren10, Potyondy11, Potapov12, קרסון13ופרסית14 לפרטים על גישה זו. השיטות והטכניקות המועסקים במסמך זה לנסות לשפר את מידול זרז שבירה בעקבות התנגשות באמצעות החוק השני של ניוטון כדי לקבוע את כוח ההשפעה ואיזון זה עם הכוח לידי המודולוס אוילר-ברנולי של קרע. לשבירה על ידי מתח טעינה מיטה קבוע, איזון של עומס כוח ומיטה flexural כוח מוחל, זה מאפשר לחזות את יחס הגובה-רוחב של המיטה כפונקציה של העומס. חשוב מאוד הן שיטות מדידה עצמן עליך להחיל תחת תנאים מבוקרים היטב, היבט זה נמצא כאן, מאמר מפורט באופן מקיף. למשל, ידוע כי הכוח זרז חזק מושפעת על ידי טיפול חום שמוחל וכן על ידי לתנאי השימוש כאשר הזרז יכול להרים לחות. טיפול תרמי שהטמפרטורות בדרך כלל לחזק את הזרז בזמן איסוף לחות גבוהה בדרך כלל מחליש אותו. זה, לכן, חשוב כי העוצמה נמדדת על פי זרז שראתה את היחס הראוי של חום, כי הלחות הוא נשלט שם הוא הכרחי כדי להפוך אותו נציג לשימוש של הזרז גם במהלך בייצורו או במהלך השימוש בתהליך. מעט מצוי בספרות במיוחד מודד, מודלים של יחס קוטר אורך extrudates זרז האופייניים לתעשייה הפטרוכימית. לאחרונה,15,Beeckman16 השתמשה כוח כיפוף של הזרז לחזות כפייה שבירה של זרזים בשל ההתנגשות ושביר טבעי. כאן ניתנת תשומת לב מסוימת יחס הגובה-רוחב זרז (L/D) אשר מוגדר של הממוצע החשבוני של האורך עד קוטר יחסי extrudates בודדים catalyst ב מדגם מייצג. ניסיוני בשיטות המתוארות בזאת פשוטים יחסית ומאפשרים ללמוד ולהשוות מדידות ניסיוני עם טיפולים תיאורטית ביסודה.
המודולוס של קרע (מור) של הזרז הוא מידת עוצמתה כיפוף. לאונרד אוילר, דניאל ברנולי התפתחה הגישה תיאורטית קול הראשונה התנהגות אלסטי, חוזק קרע פנימה 1750's. איור 1 מראה סכימטי של הבדיקה כיפוף ואת הכוח קרע Fr. לתיק ספציפי של extrudate גלילי, המודולוס של קרע ניתן לחשב:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq1.jpg">(1)
איפה σ נקרא המודולוס של קרע והוא בעל מידות מתח (Pa). ד עומד על הקוטר של extrudate בעוד w הוא המרחק בין שתי נקודות תמיכה. ה- s משתנה הגורם צורה, שווה ל- 8/π על גליל. לקבלת הסבר מקיף של כוחות, מדגיש בהישג יד במהלך הניסוי גם איך להתמודד עם שונה חתך הרוחב מעצב את ההפניה ניתנת Beeckman16. באופן ספציפי, הוא הלחץ מתיחה-קרע בניצב להפנות את חתך של extrudate, הממוקם סיבים קיצוני באמצע בין שתי הנקודות תמיכה. 
התנגשות של extrudate עם משטח, מציג Beeckman15 asymptotes שני קיים לגבי יחס הגובה-רוחב extrudate. אסימפטוטה הראשון נקרא באופן כללי∞ נגיש על השפעות רבות חוזרות ונשנות. התנהגות אסימפטוטית זו מובנת בקלות מאז, לאחר שבירה בעת התנגשות, זרזים קצר יותר יש פחות מומנטום וניסיון ולכן פחות כוח בעת הפגיעה. במקביל, זרזים קצר גם דורשים יותר כוח כדי לשבור מנקודת מבט של מומנט כוח ומכאן הזרז צפוי להגיע באופן כלליאסימפטוטית יחס∞ על השפעות רבות. אסימפטוטה השני נקרא באופן כלליα הוא הגיע לאחר השפעה יחיד, כאשר extrudates מבוטלות שאינן ארוכה דיה. Extrudates ארוך ויש באופן פרופורציונלי יותר תנופה הפסקה על ההשפעה הראשונה בכמה מקומות לכל אורכם ומגיעה ההתנגשות פוסט יחס גובה-רוחב של אסימפטוטה השני המיועד באופן כלליα. שני asymptotes ניתן למצוא על ידי רגרסיה של נתונים התנגשות המודדים יחס הגובה-רוחב כפונקציה של מספר השפעות חוזרות ונשנות מן:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq2.jpg">(2)
כאשר באופן כללי0 הוא יחס גובה-רוחב הראשונית ובאופן כלליj הוא יחס הגובה-רוחב אחרי j טיפות. הפרמטרים באופן כללי∞ וגם באופן כלליα יש משמעות פיזית-מכני אשר קשור לחומרת הפגיעה והעוצמה של הזרז. יכולים להיות מגוונים את חומרת הפגיעה על ידי שינוי הגובה טיפה למרות ירידה גדולה לגבהים הזרז מתקרבת למהירות ומכאן לחומרת התאזן. בדיוק.
חלקיק לאורכה של חלקיקים בקוטר הן תכונות חשובות של הזרז במהלך ייצור שלה ולהשתמש. הגודל והצורה של חלקיקי הזרז גם קביעת הגורמים המאפיינים האריזה שלהם ולהשפיע על הירידה בלחץ לרוחב המיטה זרז. ימים קודם לכן, מאפיינים אלה לעיתים קרובות נמדדו ביד וזה הליך מייגע מאוד. עכשיו, מאפיינים אלה ניתן בקלות לקבל הראשון שטיחות סריקה מדגם גדול של זרז extrudates. לאחר מכן, imaging התוכנה משמשת כדי לקבוע את גודל החלקיקים בודדים. דבר זה מאפשר מספר רב של חלקיקים לנתח במהירות ובדייקנות, ראה Beeckman15. מערכות אלו מכוונים לזהות ביעילות למדוד חלקיקים בקוטר בטווח של 0.8 עד 4.0 מ"מ ועם אורכי שניתן זמן במספר קטרים. שיטה זו משתמשת תצוגה "מלמעלה למטה" של הזרז ותשואות ולכן קוטר "אופטי". לקבלת צורות מסוימות, עליך ללחוץ טיפול כאשר משווים את הקוטר אופטי עם קוטר ערכים לקבוע ידנית עם מחוגה.
המבחן כוח למחוץ בתפזורת עבור זרזים ונושאי זרז, ASTM D7084-0417 הסעיפים הינה שיטת המבחן הסטנדרטי המקובל. הזרז טעון בתא גלילי, לחץ (stress) חלה בדרך כלל בטווח kPa 5-1, 000 ומותר לו equilibrate. לאחר כל נקודה לחץ, הזרז מתבטלת. הקנסות זרז מוקרן מן המדגם זרז, שקל בעוד עיקר המדגם הזרז הוא riffled כדי לקבל מדגם מייצג כדי למדוד במדויק את יחס הגובה-רוחב. בעוד ההליך מבחן כוח התאהבות רגילה בתפזורת נוסטלגית כמות הקנסות אשר נוצר על מנת להעריך את חוזק זרז, כתב יד זה נוסטלגית ההפחתה של יחס הגובה-רוחב לאחר שבירה כפונקציה של העומס, ראה גם Beeckman18 .

<table><tbody><tr><td>Modulus of rupture (MOR)</td><td>INSTRON</td><td>MODEL 5942 SINGLE COLUMN TABLE TOP</td><td></td></tr><tr><td>Modulus of rupture (MOR)</td><td>INSTRON</td><td>10 NEWTON LOAD CELL</td><td></td></tr><tr><td>Modulus of rupture (MOR)</td><td>INSTRON</td><td>50 NEWTON LOAD CELL</td><td></td></tr><tr><td>Modulus of rupture (MOR)</td><td>INSTRON</td><td>BLEUHILL 3 SOFTWARE</td><td></td></tr><tr><td>Filter</td><td>VWR</td><td>BUCHNER FILTER</td><td></td></tr><tr><td>Aspect ratio (avg L/D)</td><td>EPSON</td><td>PERFECTION V700 PHOTO INSTRUMENT</td><td></td></tr><tr><td>Software</td><td>CASCADE DATA SYSTEMS</td><td>ALIAS 3-4 SOFTWARE</td><td></td></tr><tr><td>Riffling</td><td>HUMBOLDT MFG. Co</td><td>SPINNING RIFFLER</td><td></td></tr><tr><td>Riffling</td><td>HUMBOLDT MFG. Co</td><td>RIFFLE -TYPE SAMPLE DIVIDER</td><td></td></tr><tr><td>Sieve screen</td><td>VWR</td><td>US MESH SIEVE SCREEN, # 16</td><td></td></tr></tbody></table>

predicting catalyst extrudate breakage based on the modulus of rupture

חוזק מכני רב, זרזים מעוקם, שלהם שבירה טבעי או מאולץ או התנגשות כנגד משטח או על ידי עומס compressive במיטה קבועים הם תופעה חשובה בטכנולוגיית זרז. חוזק מכני רב, הזרז נמדד כאן על ידי כיפוף שלה כוח או כוח flexural. טכניקה זו היא חדשה יחסית מנקודת המבט של החלתה זרזים מסחרי בגדלים טיפוסי בתעשיית. Catalyst שבירה על ידי התנגשות כנגד משטח נמדד לאחר ירידה של extrudates באוויר הסביבה בתוך צינור אנכי. לכימות את כוח ההשפעה נעשית באופן תיאורטי, על-ידי החלת החוק השני של ניוטון. מדידה של זרז שבירה בשל הלחץ במיטה קבועה נעשית בעקבות הליך רגיל של הבדיקה כוח למחוץ בצובר. הרומן כאן הוא המוקד על מדידת הקטנת אורך extrudates יחס קוטר כפונקציה של המתח.

שבירה על ידי התנגשות: כדי לתת לקורא מושג על המורכבות של השפעה של extrudate על גבי משטח, חשבו להיות מועיל לספק כמה תמונות בזק במהירות מסגרת הגבוה ביותר היה לנו זמין בזמנו (מסגרות לשנייה 10,000). איור 2 מציג צילום במהירות גבוהה כל כך, לוכדת את שבירת extrudates בודדים כפי הם משפיעים משטח פוליקרבונט. משטח זה יש יתרון נוסף כי זה מראה הגישה של extrudate לפני להשפיע על ידי השתקפות מעל פני השטח ומאפשר להגדיר בבירור את המופע של איש הקשר. משך הזמן של הנזק על ידי ההשפעה נראה פחות מ- 10-4 s בזמן ההשפעה המלאה ההיסטוריה מראה להיות מורכב מאוד. כוחות שחווים extrudate כפונקציה של זמן במהלך ההתנגשות הם מחודדים מאוד לא סדיר. ההאטה הממוצע כהגדרתו את מהירות ההשפעה על הזמן קשר הוא רק הערכה גסה של מה שקורה. כאשר מוכפל המסה של extrudate זה שוב רק הערכה גסה של הכוח.
באופן כללייחס הגובה-רוחב אסימפטוטית∞ נקבע על 25 סוגי זרזים שונים, המאפיינים שלהם מקבלים Beeckman16. מודל פרמטר באופן כללי∞ עבור כל זרז התקבל על ידי רגרסיה ליניארי באמצעות הציוד (2) שמוצג במבוא.
איור 3 מראה הפחתת יחס הגובה-רוחב של זרז טריים טיפוסי מאותה אצווה זרז ירד שוב ושוב מ בגבהים שונים. רצף זה מראה בבירור את הקו-יציאה לכיוון יחס הגובה-רוחב אסימפטוטית, באופן כללי∞ עבור שחרור שונים הייטס כלומר. severities שונות. Beeckman16 מראה כי ההבדל יחס גבהים ירידה גדולה הופכת לקטנה קטנות יותר עקב לגרור את טמפרטורת האוויר בסתיו אשר מאט את התאוצה של extrudates ומגיע לבסוף למהירות על ירידה גדולה הגולן. זה הוצג גם extrudates בצע של-הפסקה החוק השני סדר, מה שמסביר את צורת העקומה מגמה של יחס הגובה-רוחב עם מספר טיפות רצופים. איור 4 מראה על היחס של הזרז אותו כמו איור 3 אבל עכשיו מתחילה עם הגדילים זרז רב בחר לאחר השפעה בודד (כל נקודת נתונים מופק extrudate יחיד). הסמלים מוצק מייצגים ממוצעים של יחס הגובה-רוחב עבור כל קבוצה של גדלים. זה מראה הנוכחות של השני אסימפטוטה באופן כלליα וגם הערכה של הבר שגיאה המעורב כאשר אורך קוטר יחס מתקבל מספר מוגבל מאוד של extrudates.
ניתן למצוא את כוח אימפולסיבי שפועל על extrudate בזמן ההתנגשות על-ידי החלת החוק השני של ניוטון. הוא הראה כי- באופן כלליאסימפטוטית יחס∞, לבין הכוח קרע לכוח אימפולסיבי מוביל המתאם הבא:
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq3.jpg">(3)
עם הקבוצה שהוא מנורמל שניתן על-ידי:
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq4.jpg">(4)
איפה σ, ענבל, p, D ו- g הם בהתאמה המודולוס זרז של קרע, הגורם צורה זרז, צפיפות זרז, הקוטר זרז את תאוצת הכובד. חומרת הפגיעה S∞ שהוא מנורמל ניתן לבטא:
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq5.jpg">(5)
איפה v שמהירות פגיעה, Δt הוא משך התנגשות ו- C היא גורם אינטראקציה התנגשות. זה עוד יותר הוכיח כי עבור סכום כולל של 25 זרזים גודל שונים, צורה והרכב כימי שנבדקו בתיבה הנפתחת מבחן זה קירוב ראשון, הקבוצה <img alt="Equation 5b" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq5b.jpg"> הוא בעצם קבוע.
שבירה על ידי מתח במיטה קבוע: חמש זרזים שמוצג בטבלה 1 נחקרות עם המבחן למחוץ בתפזורת עבור לחצים שונים. מתחת לחץ מסוים, כאן בשם הלחץ קריטית, אין שינוי מהותי מתרחשת יחס זרז של המיטה. ברגע הלחץ עולה מעל ערך קריטי זה, extrudate הזרז מתחיל לשבור, יחס הרוחב-גובה המיטה מתאימה באופן טבעי עד הכוח flexural של המיטה שוב מסוגל לעמוד הלחץ יישומית. דוגמה של השוואת תוצאות הניסוי ותוצאותיו החזוי מוצגים באיור5. הערכים החזויים מוצגים העקומה מוצק ולא מתקבל על ידי החל ההתחלה יחס באופן כללי0 של extrudates זרז הנותרים על ערך זה עד הלחץ קריטית Pc . לאחר מכן, הערך של יחס הגובה-רוחב פוחתת עם הכוח שליש השליליות של הלחץ עומס.
המתודולוגיה למצוא את עומס מקסימלי מותר עבור מיטה לעמוד בפני שבירה זרז מנצל איזון של הכוח לטעון לחוזק של המיטה זרז-קרע.
Beeckman18 מראה כי יחס הגובה-רוחב של הזרז באיזון עם הכוח העומס יכול להיות מתואר על ידי:
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq6.jpg">(6)
שבו באופן כללי הוא יחס הגובה-רוחב extrudate בזמן להיותr היא קבוצה שהוא נתון על ידי:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq7.jpg">(7)
Σ, איפה המודולוס של קרע, s היא הגורם צורה extrudate אותו כמו התנגשות, ו- P מייצג הלחץ. הערך עבור ענבל נקבעת על-ידי האריזה במיטה ליד המיטה חלקיקים כדי חלקיק כוח אינטראקציות, המחברים לתת ערך תיאורטי של 61/6 או כ 1.35 Ψ.
כדי לסכם, אם מצע extrudates טעון בכמויות לרסק כוח בדיקה של הלחץ ש-p מוחל, אז extrudates ישברו לאורך כל המיטה כולה תחת הלחץ יישומית P לערך הממוצע שניתן על ידי הציוד (6). ומכאן מיטה עם התחלה יחס באופן כללי0 יש לחץ קריטית Pc זה יכול לעמוד שניתן על-ידי:
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57163/57163eq8.jpg">(8)
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>זרז</td>
			<td>צורה</td>
			<td>D, קוטר</td>
			<td>באופן כללי0 , יחס הראשונית</td>
			<td>s, גורם צורה</td>
			<td>Ρ, צפיפות</td>
			<td>מור Σ</td>
			<td>Pc, מתח קריטי</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td>m</td>
			<td>(-)</td>
			<td>(-)</td>
			<td>kgm-3
</td>
			<td>MPa</td>
			<td>kPa</td>
		</tr>
<tr>
<td>A</td>
			<td>QUADRULOBE</td>
			<td>1.43E-03</td>
			<td>3.18</td>
			<td>2.20</td>
			<td>1250</td>
			<td>0.81</td>
			<td>27.9</td>
		</tr>
<tr>
<td>B</td>
			<td>גליל</td>
			<td>9.50E-04</td>
			<td>5.92</td>
			<td>2.55</td>
			<td>750</td>
			<td>1.38</td>
			<td>6.4</td>
		</tr>
<tr>
<td>C</td>
			<td>גליל</td>
			<td>8.30E-04</td>
			<td>7.48</td>
			<td>2.55</td>
			<td>1870</td>
			<td>2.83</td>
			<td>6.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>D</td>
			<td>TRILOBE</td>
			<td>2.89E-03</td>
			<td>2.28</td>
			<td>2.28</td>
			<td>970</td>
			<td>0.76</td>
			<td>69.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>E</td>
			<td>גליל</td>
			<td>1.55E-03</td>
			<td>3.54</td>
			<td>2.55</td>
			<td>נה</td>
			<td>1.37</td>
			<td>39.7</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: זרזים והמאפיינים שלהם המועסקים עיקר ריסוק המחקר. טבלה 1 מציגה את המאפיינים זרז ולרסק מתח נגזר מאפיינים המאפשרים לחשב הקטנת יחס בזמן הדחיסה בכמות גדולה כוח מדידה. מ. ואח 2017 Beeckman18
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57163/57163fig1.jpg"> איור 1 : 3 נקודות כיפוף זרז Extrudate על ידי כוח חיצוני פ ייצוג סכמטי של הזרז ואת המיקום של הכוח חלה באמצע שתי נקודות תמיכה מצפני המודולוס של קרע. הכמות של כיפוף היא מוגזמת מאוד. על פי תורת האלסטיות, הלחץ צירית compressive בחלק העליון של extrudate והוא הלחץ צירית מתיחה בחלק התחתון של extrudate. ומכאן יש ציר עם לחץ אפס, זה נקרא את centroid. כאשר הלחץ מתיחה בחלק התחתון מגיע חוזק מתיחה של החומר או מודולוס של קרע, extrudate הפסקות סיבים קיצוני ממוקם בתחתית מאוד והפצת מהר מאוד להשלמת extrudate כשל. חיבור מקורי Beeckman. ואח 2016 16. <a href="/files/ftp_upload/57163/57163fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57163/57163fig2.jpg"> איור 2 : השפעת Extrudates על פני השטח פוליקרבונט ריק. צילום במהירות גבוהה מציג רצף של שני impingements extrudate זרז כנגד משטח פוליקרבונט. פרחה ms 0.1 אחד מהשני... חיבור מקורי Beeckman. ואח 2016 16. <a href="/files/ftp_upload/57163/57163fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57163/57163fig3.jpg"> איור 3 : היחס כפונקציה של גובה טיפה ואת המספר של השפעות. יחס גובה-רוחב כפונקציה של גובה ירידה או חומרתה ואת המספר של השפעות. גבהים טיפה גבוה, יחס הרוחב-גובה אסימפטוטית משתנה רק מעט מאז extrudates להגיע למהירות שלהם. חיבור מקורי Beeckman. ואח 2016 15. <a href="/files/ftp_upload/57163/57163fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57163/57163fig4.jpg"> איור 4 : יחס אחר טיפה 1 של זרז A עם יחס רוחב-גובה הגדול הראשונית- יחס גובה-רוחב אחרי טיפה אחת extrudates בעלות יחס גובה-רוחב גדול לפני המסירה. עבור extrudates ארוך כזה, אסימפטוטה השני הופך לגלוי בפשטות אפילו בנוכחות שגיאה ניסיוני משמעותי בגלל מספר מוגבל של extrudates בשימוש. חיבור מקורי Beeckman. ואח 2016 15. <a href="/files/ftp_upload/57163/57163fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57163/57163fig5.jpg"> איור 5 : זרז יחס לעומת עומס הלחץ על הזרז א הפחתת יחס הגובה-רוחב כפונקציה של מתח טעינה יישומית במדידה כוח למחוץ בצובר לפי שיטת ASTM D7084-04. יחס הגובה-רוחב נשאר קבוע עד הלחץ קריטית whereafter הזרז שברים קטנים ו קטן הערכים כפי מגביר הלחץ. כל נקודת נתונים הוא מידה נפרד עם זרז טריים מן ההתחלה. מ. ואח 2017 Beeckman18<a href="/files/ftp_upload/57163/57163fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture at JoVE.com

Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

כאן אנו מציגים פרוטוקול למדוד המודולוס של קרע של זרז מעוקם ואת הנזק של זרז אמר extrudates על ידי התנגשות כנגד משטח או דחיסה במיטה קבוע.

שבירה Extrudate זרז נבואה על סמך המודולוס של קרע

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a ...

predicting-catalyst-extrudate-breakage-based-on-the-modulus-of-rupture

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Principal Stresses under a Given Loading

SCIENTISTS IN ACTION

8.2K Views.  ExxonMobil Research and Engineering Company. כאן אנו מציגים פרוטוקול למדוד המודולוס של קרע של זרז מעוקם ואת הנזק של זרז אמר extrudates על ידי התנגשות כנגד משטח או דחיסה במיטה קבוע.

Video: Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

Synthesis of Programmable Main-chain Liquid-crystalline Elastomers Using a Two-stage Thiol-acrylate Reaction

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline elastomers (LCEs) with facile control over network structure and programming of an aligned monodomain. Tailored LCE networks were synthesized using routine mixing of commercially available starting materials and pouring monomer solutions into molds to cure. An initial polydomain LCE network is formed via a self-limiting thiol-acrylate Michael-addition reaction. Strain-to-failure and glass transition behavior were investigated as a function of crosslinking monomer, pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate) (PETMP). An example non-stoichiometric system of 15 mol% PETMP thiol groups and an excess of 15 mol% acrylate groups was used to demonstrate the robust nature of the material. The LCE formed an aligned and transparent monodomain when stretched, with a maximum failure strain over 600%. Stretched LCE samples were able to demonstrate both stress-driven thermal actuation when held under a constant bias stress or the shape-memory effect when stretched and unloaded. A permanently programmed monodomain was achieved via a second-stage photopolymerization reaction of the excess acrylate groups when the sample was in the stretched state. LCE samples were photo-cured and programmed at 100%, 200%, 300%, and 400% strain, with all samples demonstrating over 90% shape fixity when unloaded. The magnitude of total stress-free actuation increased from 35% to 115% with increased programming strain. Overall, the two-stage TAMAP methodology is presented as a powerful tool to prepare main-chain LCE systems and explore structure-property-performance relationships in these fascinating stimuli-sensitive materials.

A novel methodology is presented to synthesize and program main-chain liquid-crystalline elastomers using commercially available starting monomers. A wide range of thermomechanical properties was tailored by adjusting the amount of crosslinker, while the actuation performance was dependent on the amount of applied strain during programming.

סינתזה של אלסטומרים נוזליים-גבישים לתכנות ראשי-שרשרת באמצעות תגובת תיאול-acrylate שני שלבים

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline ...

Chemistry

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, each offering its own advantages and shortcomings5,6. Most prominently, due to the microscale device dimensions, a high modulus is required to facilitate implantation into living tissue. Conversely, the stiffness of the device should match the surrounding tissue to minimize induced local strain7-9. Therefore, we recently developed a new class of bio-inspired materials to meet these requirements by responding to environmental stimuli with a change in mechanical properties10-14. Specifically, our poly(vinyl acetate)-based nanocomposite (PVAc-NC) displays a reduction in stiffness when exposed to water and elevated temperatures (e.g. body temperature). Unfortunately, few methods exist to quantify the stiffness of materials in vivo15, and mechanical testing outside of the physiological environment often requires large samples inappropriate for implantation. Further, stimuli-responsive materials may quickly recover their initial stiffness after explantation. Therefore, we have developed a method by which the mechanical properties of implanted microsamples can be measured ex vivo, with simulated physiological conditions maintained using moisture and temperature control13,16,17. 
To this end, a custom microtensile tester was designed to accommodate microscale samples13,17 with widely-varying Young's moduli (range of 10 MPa to 5 GPa). As our interests are in the application of PVAc-NC as a biologically-adaptable neural probe substrate, a tool capable of mechanical characterization of samples at the microscale was necessary. This tool was adapted to provide humidity and temperature control, which minimized sample drying and cooling17. As a result, the mechanical characteristics of the explanted sample closely reflect those of the sample just prior to explantation.
The overall goal of this method is to quantitatively assess the in vivo mechanical properties, specifically the Young's modulus, of stimuli-responsive, mechanically-adaptive polymer-based materials. This is accomplished by first establishing the environmental conditions that will minimize a change in sample mechanical properties after explantation without contributing to a reduction in stiffness independent of that resulting from implantation. Samples are then prepared for implantation, handling, and testing (Figure 1A). Each sample is implanted into the cerebral cortex of rats, which is represented here as an explanted rat brain, for a specified duration (Figure 1B). At this point, the sample is explanted and immediately loaded into the microtensile tester, and then subjected to tensile testing (Figure 1C). Subsequent data analysis provides insight into the mechanical behavior of these innovative materials in the environment of the cerebral cortex.

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

A method is discussed by which the in vivo mechanical behavior of stimuli-responsive materials is monitored as a function of time. Samples are tested ex vivo using a microtensile tester with environmental controls to simulate the physiological environment. This work further promotes understanding the in vivo behavior of our material.

בדיקת Microtensile לסביבה מבוקרת של nanocomposites הפולימר מכאני-מסתגל ל<em&gt; לשעבר vivo</em&gt; אפיון

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, ...

Bioengineering

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

אתגרים ראולוגיות אפיון השעיות מרוכזות מאוד - מקרה עבור משחות כסף הדפסת מסך

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to diversify the fiber choices in the United States body armor market, copolymer fibers based on the combination of 5-amino-2-(p-aminophenyl) benzimidazole (PBIA) and the more conventional PPTA were introduced. Little is known regarding the long-term stability of these fibers, but as condensation polymers, they are expected to have potential sensitivity to moisture and humidity. Therefore, characterizing the strength of the materials and understanding their vulnerability to environmental conditions is important for evaluating their use lifetime in safety applications. Ballistic resistance and other critical structural properties of these fibers are predicated on their strength. To accurately determine the strength of the individual fibers, it is necessary to disentangle them from the yarn without introducing any damage. Three aramid-based copolymer fibers were selected for the study. The fibers were washed with acetone followed by methanol to remove an organic coating that held the individual fibers in each yarn bundle together. This coating makes it difficult to separate single fibers from the yarn bundle for mechanical testing without damaging the fibers and affecting their strength. After washing, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was performed on both washed and unwashed samples and the results were compared. This experiment has shown that there are no significant variations in the spectra of poly(p-phenylene-benzimidazole-terephthalamide-co-p-phenylene terephthalamide) (PBIA-co-PPTA1) and PBIA-co-PPTA3 after washing, and only a small variation in intensity for PBIA. This indicates that the acetone and methanol rinses are not adversely affecting the fibers and causing chemical degradation. Additionally, single fiber tensile testing was performed on the washed fibers to characterize their initial tensile strength and strain to failure, and compare those to other reported values. Iterative procedural development was necessary to find a successful method for performing tensile testing on these fibers.

The primary goal of the study is to develop a protocol to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high strength copolymer aramid fibers, by removing a coating and disentangling the individual fiber strands without introducing significant chemical or physical degradation.

Disentangling חוזק גבוה קופולימר ארמיד סיבים כדי לאפשר קביעת תכונות מכניות שלהם

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

Determination of the Mechanical Properties of Flexible Connectors for Use in Insulated Concrete Wall Panels

This document contains recommendations for performing a non-standard, double-shear test suitable for both continuous and discrete insulated concrete sandwich wall panels (ICSWPs). Such a standardized test does not exist, but several iterations of this and similar tests have been performed in the literature to varying degrees of success. Further, the tests in the literature are rarely-if ever-described in detail or discussed at length with respect to the testing, data analysis, or safety procedures. A test specimen configuration is recommended herein, and variations are discussed. Important mechanical properties are identified from the load versus displacement data, and their extraction is detailed. The use of test data for design, such as for determining the stiffness of the connectors, is briefly demonstrated to show how ICSWP deflection and cracking behavior may be calculated. The strength behavior of panels may be determined using the full load versus displacement curve or only the maximum connector strength. Shortcomings and unknowns are acknowledged, and significant future work is delineated.

We propose a testing protocol that can be combined with widely available analytical methods to assess the mechanical properties of shear connectors for use in the design of insulated concrete wall panels to predict full-scale insulated panel behavior.

קביעת התכונות המכניות של מחברים גמישים לשימוש בלוחות קיר בטון מבודדים

This document contains recommendations for performing a non-standard, double-shear test suitable for both continuous and discrete insulated concrete ...

Mechanoluminescent Visualization of Crack Propagation for Joint Evaluation

In this study, methods for the mechanoluminescent (ML) visualization of crack propagation and mechanical behavior to evaluate adhesive joints are demonstrated and explained. The first step involved sample preparation; an air spray was used to apply ML paint to the surface of the adhesive joint specimens. The performance of the ML sensor was described to examine the measurement conditions. The results of ML sensing during a double cantilever beam (DCB) test and a lap-shear (LS) test are demonstrated as these are the most frequently and widely used methods for evaluating adhesives. Originally, it was difficult to directly quantify the crack tip and strain/stress distribution and concentration because the crack tip was too small, and the effects of the strain could not be observed. The mechanoluminescence, crack propagation, and mechanical behavior during mechanical testing can be visualized via the ML pattern during the adhesive evaluation. This allows for the recognition of the precise position of the crack tips and other mechanical behaviors related to structural failure.

In this study, a protocol is presented that describes the use of mechanoluminescent (ML) visualization for monitoring crack propagation and mechanical behavior during adhesive joint evaluation testing.

הדמיה מכנולומינסנטית של התפשטות סדקים להערכת מפרקים

In this study, methods for the mechanoluminescent (ML) visualization of crack propagation and mechanical behavior to evaluate adhesive joints are ...

Performing Microscope-Mounted Y-Shaped Cutting Tests

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as well as its failure response in the presence of excess deformation energy. The experimental apparatus used in these studies was vertically oriented and required cumbersome steps to adjust the angle between the Y-shaped legs. The vertical orientation prohibits visualization in standard optical microscopes. This protocol presents a Y-shaped cutting apparatus that mounts horizontally over an existing inverted microscope stage, can be adjusted in three dimensions (X-Y-Z) to fall within the objective&#39;s field of view, and allows easy modification of the angle between the legs. The latter two features are new for this experimental technique. The presented apparatus measures the cutting force within 1 mN accuracy. When testing polydimethylsiloxane (PDMS), the reference material for this technique, a cutting energy of 132.96 J/m2 was measured (32&#176; leg angle, 75 g preload) and found to fall within the error of previous measurements taken with a vertical setup (132.9 J/m2 &#177; 3.4 J/m2). The approach applies to soft synthetic materials, tissues, or bio-membranes and may provide new insights into their behavior during failure. The list of parts, CAD files, and detailed instructions in this work provide a roadmap for the easy implementation of this powerful technique.

Y-shaped cutting measures fracture-relevant length scales and energies in soft materials. Previous apparatuses were designed for benchtop measurements. This protocol describes the fabrication and use of an apparatus that orients the setup horizontally and provides the fine positioning capabilities necessary for in situ viewing, plus failure quantification, via an optical microscope.

ביצוע בדיקות חיתוך בצורת Y המותקנות במיקרוסקופ

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as ...

High Throughput Traction Force Microscopy Using PDMS Reveals Dose-Dependent Effects of Transforming Growth Factor-&#946; on the Epithelial-to-Mesenchymal Transition

Cellular contractility is essential in diverse aspects of biology, driving processes that range from motility and division, to tissue contraction and mechanical stability, and represents a core element of multi-cellular animal life. In adherent cells, acto-myosin contraction is seen in traction forces that cells exert on their substrate. Dysregulation of cellular contractility appears in a myriad of pathologies, making contractility a promising target in diverse diagnostic approaches using biophysics as a metric. Moreover, novel therapeutic strategies can be based on correcting the apparent malfunction of cell contractility. These applications,&#160;however, require direct quantification of these forces.
We have developed silicone elastomer-based traction force microscopy (TFM) in a parallelized multi-well format. Our use of a silicone rubber, specifically polydimethylsiloxane (PDMS), rather than the commonly employed hydrogel polyacrylamide (PAA) enables us to make robust and inert substrates with indefinite shelf-lives requiring no specialized storage conditions. Unlike pillar-PDMS based approaches that have a modulus in the GPa range, the PDMS used here is very compliant, ranging from approximately 0.4 kPa to 100 kPa. We create a high-throughput platform for TFM by partitioning these large monolithic substrates spatially into biochemically independent wells, creating a multi-well platform for traction force screening that is compatible with existing multi-well systems.
In this manuscript, we use this multi-well traction force system to examine the Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT); we induce EMT in NMuMG cells by exposing them to TGF-&#946;, and to quantify the biophysical changes during EMT. We measure the contractility as a function of concentration and duration of TGF-&#946; exposure. Our findings here demonstrate the utility of parallelized TFM in the context of disease biophysics.

We present a high throughput traction force assay fabricated with silicone rubber (PDMS). This novel assay is suitable for studying physical changes in cell contractility during various biological and biomedical processes and diseases. We demonstrate this method's utility by measuring a TGF-&#946; dependent increase in contractility during the epithelial-to-mesenchymal transition.

תפוקה גבוהה המתיחה כוח מיקרוסקופ באמצעות PDMS מגלה השפעות תלויי מינון של שינוי מקדם הצמיחה-β על המעבר אפיתל-to-מעבר משנה

Cellular contractility is essential in diverse aspects of biology, driving processes that range from motility and division, to tissue contraction and ...

Fibroblast Derived Human Engineered Connective Tissue for Screening Applications

Fibroblasts are phenotypically highly dynamic cells, which quickly transdifferentiate into myofibroblasts in response to biochemical and biomechanical stimuli. The current understanding of fibrotic processes, including cardiac fibrosis, remains poor, which hampers the development of new anti-fibrotic therapies. Controllable and reliable human model systems are crucial for a better understanding of fibrosis pathology. This is a highly reproducible and scalable protocol to generate engineered connective tissues (ECT) in a 48-well casting plate to facilitate studies of fibroblasts and the pathophysiology of fibrotic tissue in a 3-dimensional (3D) environment. ECT are generated around the poles with tunable stiffness, allowing for studies under a defined biomechanical load. Under the defined loading conditions, phenotypic adaptations controlled by cell-matrix interactions can be studied. Parallel testing is feasible in the 48-well format with the opportunity for the time-course analysis of multiple parameters, such as tissue compaction and contraction against the load. From these parameters, biomechanical properties such as tissue stiffness and elasticity can be studied.

Presented here is a protocol to generate engineered connective tissues for a parallel culture of 48 tissues in a multi-well plate with double poles, suitable for mechanistic studies, disease modeling, and screening applications. The protocol is compatible with fibroblasts from different organs and species and is exemplified here with human primary cardiac fibroblasts.

פיברובלסט נגזר רקמת חיבור מהונדסת אנושית עבור יישומי הקרנה

Fibroblasts are phenotypically highly dynamic cells, which quickly transdifferentiate into myofibroblasts in response to biochemical and biomechanical ...

A Method to Study the Correlation Between Local Collagen Structure and Mechanical Properties of Atherosclerotic Plaque Fibrous Tissue

The rupture of atherosclerotic plaques in coronary and carotid arteries is the primary cause of fatal cardiovascular events. However, the rupture mechanics of the heterogeneous, highly collagenous plaque tissue, and how this is related to the tissue's fibrous structure, are not known yet. Existing pipelines to study plaque mechanics are limited to obtaining only gross mechanical characteristics of the plaque tissue, based on the assumption of structural homogeneity of the tissue. However, fibrous plaque tissue is structurally heterogeneous, arguably mainly due to local variation in the collagen fiber architecture.
The mechano-imaging pipeline described here has been developed to study the heterogeneous structural and mechanical plaque properties. In this pipeline, the tissue's local collagen architecture is characterized using multiphoton microscopy (MPM) with second-harmonic generation (SHG), and the tissue's failure behavior is characterized under uniaxial tensile testing conditions using digital image correlation (DIC) analysis. This experimental pipeline enables correlation of the local predominant angle and dispersion of collagen fiber orientation, the rupture behavior, and the strain fingerprints of the fibrous plaque tissue. The obtained knowledge is key to better understand, predict, and prevent atherosclerotic plaque rupture events.

We have developed a mechano-imaging pipeline to study the heterogeneous structural and mechanical atherosclerotic plaque properties. This pipeline enables correlation of the local predominant angle and dispersion of collagen fiber orientation, the rupture behavior, and the strain fingerprints of the fibrous plaque tissue.

שבירה Extrudate זרז נבואה על סמך המודולוס של קרע

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video