تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه فرایند و مهندسی لاستیک، صندوق پستی112-14975
چکیده
این کار پژوهشی اختصاص به مقایسه عملکردی میان روش‌های مختلف شبیه‌سازی کامپوزیت‌های الیاف بلند لاستیک- فولاد داشته که بخش بسیار مهمی از ساختار تایرهای رادیال را تشکیل می‌دهند. ابتدا مطالعات پیشین انجام شده در زمینه شبیه‌سازی رفتار این نوع کامپوزیت‌ها بررسی و سپس روش‌های مختلف شبیه‌سازی و نقاط قوت و ضعف هر یک بیان شد. در بخش تجربی نمونههای کامپوزیت لاستیک با سیم‌های فولادی به همراه نمونههای جداگانه ماتریس لاستیکی برای بارگذاری در دو حالت کششی و برشی ساخته شده و در آزمون‌های مربوط قرار گرفتند. برای ارزیابی دقت و کارایی این روش‌ها آزمون‌های کشش و برش انجام گرفته به روش‌های مختلف تحلیلی و عددی به‌کمک روش اجزای محدود و با استفاده از مدل‌های ابرکشسان و ابرگرانروکشسان شبیه‌سازی شدند. نتایج حاصل نشان داد، در هر دو حالت کششی و برشی مقدار دقت پیش‌بینی‌ها و نیز همگرایی مدل اجزای محدود بسیار به روش محاسباتی، زاویه آرایش‌یافتگی الیاف نسبت به جهت اعمال نیرو و همچنین مدل ابرکشسان یا ابرگرانروکشسان انتخابی وابسته است. در عین حال در هیچ یک از این حالت‌ها، شبیه‌سازی نه تنها قابلبت پیش‌بینی دقیق رفتار غیرخطی نمونه‌ها تحت اعمال نیروهای برشی را ندارد، بلکه افزایش دقت مدل‌سازی با درنظر گرفتن مدل گرانروکشسان برای رفتار لاستیک نیز موجب بهبود نتایج حاصل از شبیه‌سازی و نزدیک‌شدن آن به داده‌های تجربی نمی‌شود. بنابراین، در بهره‌گیری از این مدل‌ها که در نرم‌افزارهای تجاری نیز وجود دارند و فراوان استفاده می‌شوند. باید نهایت دقت را داشت و خطاهای موجود را در نتایج شبیه‌سازی و طراحی‌های پس از آن درنظر گرفت.
A Theoretical and Experimental Investigation of Mechanical Behavior of Steel-Rubber Long Fiber Composites Using Finite Element Method and Analytical Models
چکیده [English]
A comprehensive study is launched to compare different simulation techniques for the mechanical behavior of steel cord/rubber composites. A brief literature review is first performed and then various developed computational methods are examined. Uncured pre-shaped steel cord/rubber specimens, collected from a tire factory, were cured with different cord angles. These test samples were tested under tensile and shear modes. In order to check the validity and accuracy of the different computational techniques, the samples were analyzed using both analytical and numerical procedures which were based on the finite element method. The results showed that the accuracy and convergence of the computational methods are highly dependent on the selected numerical approach, the angle between cord and direction of applied load and also the hyperelastic or hyperviscoelastic model used to describe the mechanical behavior of the rubbery part. None of these models could predict nonlinear behavior of the cord/rubber composites in shear mode. Therefore, developing new constitutive models for this purpose is necessary.
ابتدای صفحه