HDPEを貫通するのに必要な力を計算するにはどうすればよいですか？

私はのシートHDPEで280 - 320 ∘  Fを。このシートのスキンに、3.33  mm 2の表面積を持つ2  mmの高さのピンを突き刺したいと思います。ピンもHDPEでできており、完全に冷却されています。HDPEのヤング率がされた状態で0.8  GPaで私はHDPEピンでのHDPEシートの溶融層に達する冷却持つように適用する必要がありますどのくらいの力、280 - 320  Fを？ $2\text{ mm}$$280-320^{\circ}\text{ F}$$2\text{ mm}$$3.33\text{ mm}^2$$0.8\text{ GPa}$$280-320\text{ F}$

更新：ピンはHDPEの層に完全に溶接されていると言われています。HDPEの溶融温度とピンの開始温度に基づいて、材料が急冷される前の2分間はそれが不可能だと思います。熱伝達率を計算しようとしましたが、熱接触コンダクタンス係数または熱接触抵抗を見つけることができません。オンラインで検索すると、ツール "CoCoE.exe"が表示されましたが、コンピューターでプログラムを実行できませんでした。

分析のやり直しを始めた後、これはかなり複雑なプロセスであることに気づきました。代わりに、時間があったら、これを解決するために何をすべきかを概説します。

最初に、私が行ういくつかの仮定：

• HDPEの完全な塑性挙動（つまり、降伏後の応力-ひずみ曲線は平坦です）

• 平面からの熱対流は関係ありません（ただし、ピンでは考慮されます）。

• ピンには断熱チップがあります

• 金属は一定の温度です

• 直下の材料の円筒部分に吸収されるエネルギーが、材料の靭性に材料の円筒部分の体積を掛けた値を超えると、ピンが表面を突き刺します（必要に応じて、これは別様に説明できます）。

• HDPEが溶けると、接触抵抗が減少します（方法はわかりません）。

• 一部の材料特性は、このペーパーから得られたものと、このデータシートおよび本書から得られたものです（このデータは、お持ちのHDPEに対して有効である場合とそうでない場合があります）

• ピンの対流熱伝達係数のどの値が有効かわからないので、これについてさらに検討する必要があります。

• 融解熱はこのデータシートから得られます

$F = \sigma_\text{y} A_\text{contact}$

古い答え：

HDPEの溶融温度は約266 F（ここでは279 Fで少し高いと報告されています）であるため、解答は力がゼロかそれに近いと考えられます。したがって、HDPEはおそらく指定された温度ですでに溶融しています。表面に触れるとすぐに溶融層に出会います（少なくとも温度が十分に均一である場合）。

温度範囲が間違っている場合は、HDPEが完全にプラスチックの材料であり、インパクターが平らであると仮定して、その他のことを推測してから、答えを変えることができると思います。よろしければご連絡ください。

また、媒体を貫通し続けるのに必要な力の推定値が必要な場合は、そのようなもののいくつかのモデルがある、私が読んだ古い端末弾道学の本を見つけることができますが、それらがどれほど正確かわかりません。