Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
6
1
gregorian
2015
9
1
15
7
online
1
fulltext
fa
ارائه یک مدل ساختاری دینامیکی-مایکرومکانیکی جهت پیش بینی رفتار برشی پلیمرها و پلیمرهای تقویتشده با نانوالیاف کربن
A dynamic-micromechanical constitutive model to predict the strain rate dependent shear behavior of neat and reinforcerd polymers with carbon nanofibers
خواص مکانیکی مواد پلیمری بطور قابل توجهی وابسته به نرخ کرنش است. بنابراین، توسعه یک مدل ساختاری وابسته به نرخ کرنش برای بررسی رفتار مکانیکی این مواد مورد نیاز میباشد. در این تحقیق، ابتدا رفتار برشی پلیمر خالص و پلیمر تقویتشده با نانوالیاف کربن تحت نرخهای بارگذاری مختلف به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس مدل ساختاری جانسون-کوک برای درنظر گرفتن رفتار برشی وابسته به نرخ کرنش پلیمر خالص اصلاح شده است. در ادامه، با معرفی رابطهای مادی، اثر نرخ کرنش بر رفتار الاستیک ماده بررسی شده است. سپس با ترکیب معادله ساختاری جانسون-کوک اصلاحشده با مدل مایکرومکانیکی هالپین-تسای و با استفاده از نتایج آزمایش پلیمر خالص و خواص مکانیکی نانوالیافکربن، رفتار مکانیکی وابسته به نرخ کرنش پلیمرهای تقویتشده با نانوالیافکربن در نرخ کرنش و کسر حجمی دلخواه آن پیشبینی میشود. مدل ارایه شده جدید در این تحقیق، مدل ساختاری دینامیکی-مایکرومکانیکی نامگذاری گردیده است. نتایج پیشبینیشده برای پلیمرهای خالص و تقویتشده با نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در این تحقیق و نتایج آزمایشگاهی موجود در مقالات دیگر مقایسه شده است. این مقایسهها نشان میدهند که مدل ساختاری فوق بهخوبی توانایی پیشبینی رفتار وابسته به نرخ کرنش پلیمرها را داراست.
Mechanical properties of polymeric materials are significantly sensitive to the loading rate. Therefore, it is necessary to develop a dynamic constitutive model to investigate their strain rate dependent mechanical behavior. In this study, first by conducting torsion experiments the shear behavior of neat and reinforced epoxy with carbon nano-fibers (CNFs) was studied experimentally. Then, the Johnson-Cook (J-C) model has been modified to be able to model the shear behavior of neat polymers. The strain rate effects on elastic behavior of polymers were considered by introducing a material equation. Then, by combining the modified Johnson-Cook (MJ-C) model with a micromechanical model (Halpin-Tsai model) and using pure polymer experimental tesults and mechanical properties of carbon nano fiber, the strain rate dependent mechanical behavior of polymers reinforced with CNFs at arbitrary strain rates and volume farction of carbon nanofiber has been predicted. The new model presented in this research is called as the dynamic-micromechanical constitutive model. The predicted results for the neat and nano-phased polymers were compared with conducted and available experimental results. It has been shown that the present dynamic constitutive model can predict the strain rate dependent mechanical behavior of polymeric materials with a good accuracy.
معادله ساختاری,نرخ کرنش,مواد پلیمری,خواص برشی,مایکرومکانیک
Constitutive Model,Strain rate,Polymeric Materials,Shear Properties,Micromechanics
13
21
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-4524&slc_lang=fa&sid=15
Mahmood Mehrdad
Shokrieh
محمود مهرداد
شکریه
100319475328460057216
100319475328460057216
Yes
استاد دانشگاه علم و صنعت ایران دانشکده مهندسی مکانیک،
Ali Reza
Shamaei Kashani
علی رضا
شماعی کاشانی
100319475328460057217
100319475328460057217
No
دانشگاه علم و صنعت ایران
Reza
Mosalmani
رضا
مسلمانی
100319475328460057218
100319475328460057218
No
دانشگاه شهید چمران اهواز