• شماره ركورد
    28673
  • پديد آورنده

    اسماعيل فاطمي

  • عنوان
    مدل‌سازي لاستيك تقويت‌شده با الياف كوتاه تحت بارگذاري خستگي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي ـ مكانيك جامدات
  • سال تحصيل
    1399
  • تاريخ دفاع
    1402/4/31
  • استاد راهنما
    محمود مهرداد شكريه
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    امروزه كامپوزيت‌هاي لاستيكي الياف كوتاه (SFRCs) در بازه وسيعي از كاربرد‌ها در صنعت مورد استفاده قرار مي‌گيرند. بارگذاري خستگي يكي از شايع‌ترين عوامل خرابي در اين نوع مواد است، بنابراين، پيش‌بيني عمر خستگي اين كامپوزيت‌ها حائز اهميت است و باعث كاهش خطرهاي احتمالي ناشي از خرابي ناگهاني و كاهش هزينه‌هاي تعويض مي‌شود. در اين پژوهش، عمر خستگي كامپوزيت‌هاي لاستيك طبيعي بدون الياف و حاوي الياف كوتاه شيشه تحت بارگذاري خستگي كششي، به صورت تجربي و عددي مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظور به كمك قوانين ترموديناميك مدلي مبني بر رويكرد آنتروپي آسيب توسعه داده شد كه با مشخصه‌يابي خاصيت ويسكوالاستيك SFRCs و استفاده از داده‌هاي ترموگرافي، عمر خستگي را پيش‌بيني مي‌كند. اين مدل در طول فرآيند خستگي، آنتروپي آسيب را سيكل به سيكل محاسبه مي‌كند و از طريق محاسبه آنتروپي آسيب انباشته و مقايسه آن با مقدار بحراني (آنتروپي خستگي شكست)، عمر خستگي SFRCs را تخمين مي‌زند. علاوه بر اين، يك برنامه آزمايشي گسترده، به‌منظور ارزيابي مدل ارائه شده، انجام شد. همچنين تاثير افزودن الياف به لاستيك بر خواص ويسكوالاستيك، خود‌گرمايشي، عمر خستگي و رفتار تنش-كرنش مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش خستگي بر روي نمونه دمبلي شكل در پنج سطح كرنش مختلف براي لاستيك بدون الياف و لاستيك حاوي 4% و 8% الياف انجام شد و داده‌هاي ترموگرافي در حين آزمايش به وسيله دوربين حرارتي ثبت گرديد. نتايج تجربي نشان داد كه مدل ارائه شده، با دقت قابل قبولي مي تواند عمر خستگي SFRCs را در سطح كرنش‌هاي زير 88% براي درصد‌هاي جرمي مختلف الياف، پيش‌بيني كند. همچنين مدل نسبت به ضخامت نمونه و دماي محيط حساسيت نشان مي‌دهد و مي‌تواند اثر آن‌ها را در نظر بگيرد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1402/06/11
  • عنوان به انگليسي
    Modeling of short fiber reinforced rubber under fatigue loading
  • تاريخ بهره برداري
    7/21/2024 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اسماعيل فاطمي

  • چكيده به لاتين
    Today, short fiber rubber composites (SFRCs) are used in a wide range of applications in the industry, and fatigue loading is one of the most common failure factors in this type of material. Therefore, it is important to predict the fatigue life of these composites and reduce the possible risks of sudden failure and reduce replacement costs. In this research, the fatigue life of natural rubber composites without fibers and containing short glass fibers under tensile fatigue loading was investigated experimentally and numerically. For this purpose, a model based on the damage entropy approach was developed using thermodynamic laws, which predicts the fatigue life by characterizing the viscoelastic properties of SFRCs and using thermographic data. During the fatigue process, this model calculates the damage entropy cycle by cycle, and by calculating the accumulated damage entropy and comparing it with the critical value (fracture fatigue entropy), it estimates the fatigue life of SFRCs. In addition, an extensive experimental program was conducted to eva‎luate the presented model, and the effect of adding fibers to rubber on viscoelastic properties, self-heating, fatigue life, and strain stress behavior was investigated. The fatigue test was performed on a dumbbell-shaped specimen at five different strain levels for rubber without and containing 4% and 8% fiber, and thermography data were recorded during the test by a thermal camera. The experimental results showed that the presented model can accurately predict the fatigue life of SFRCs at strain levels below 88% for different mass percentages of fibers. Also, the model shows sensitivity to specimen thickness and ambient temperature and can consider their effect.
  • كليدواژه هاي فارسي
    عمر خستگي , كامپوزيت‌هاي لاستيكي الياف كوتاه , آنتروپي آسيب , خودگرمايشي , مدل‌سازي , آزمايش‌هاي تجربي
  • كليدواژه هاي لاتين
    fatigue life , short fiber rubber composites , damage entropy , self-heating , modeling , experimental tests
  • Author
    Esmaeil Fatemi
  • SuperVisor
    Mahmood Mehrdad Shokrieh