بررسی تجربی و نظری رفتار گرانروکشسان غیرخطی آمیزه های رویه تایر

بررسی تجربی و نظری رفتار گرانروکشسان غیرخطی آمیزه های رویه تایر پرشده با نانوذرات سیلیکا به منظور پیش بینی اتلاف انرژی غلتشی

اساتید راهنما: محمد حسین نوید فامیلی، مهدی رزاقی کاشانی

دانشجوی دکتری: علی صمدی

دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی

به منظور پیش‌بینی اتلاف انرژی غلتشی آمیزه‌های رویه‌ی تایر، مدلی جامع برای رفتار ویسکوالاستیک غیر‌خطی لاستیک‌های پرشده ارائه شد و بر مبنای آن مدل ریاضی متناظر توسعه داده شد. در این مدل، برهمکنش‌های پلیمر-پلیمر در فاز میانی بین پلیمر و پرکننده و/یا محبوس بین خوشه‌های پرکننده، پلیمر-پرکننده در سطح مشترک و پرکننده-پرکننده در شبکه‌ی مستقیم خوشه‌های پرکننده، نقش متفاوتی بر رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی در سامانه‌های مختلف کامپوزیتی دارند.

نقش هر یک از این برهمکنش‌ها در لاستیک‌ استایرن بوتادی‌ان آمیزه‌کاری شده با روش‌های اختلاط محلولی و مذاب، پخت نشده و پخت شده با سامانه‌ی پخت گوگردی بررسی شد. برای اندازه‌گیری اتلاف انرژی غلتشی لاستیک، دستگاهی ابداع شد.

اتلاف انرژی غلتشی اندازه‌گیری شده، با اتلاف انرژی غلتشی محاسبه شده از جایگذاری خواص ویسکوالاستیک خطی در معادله‌ی مشخصه‌ی خطی، خواص ویسکوالاستیک غیر‌خطی در معادله‌ی مشخصه‎ی خطی و مدل‌سازی رفتار ویسکوالاستیک غیر‌خطی در معادله‌ی مشخصه‌ی غیر‌خطی، مقایسه شد. نشان داده شد که دینامیک زنجیرهای لاستیک در فاز میانی و محبوس بین خوشه‌های نانوسیلیکا و برهمکنش زنجیرهای لاستیک در سطح مشترک با نانوسیلیکا، نقش موثری بر رفتار ویسکوالاستیک غیر‌خطی و اتلاف انرژی غلتشی لاستیک‌های پرشده دارند که متاثر از خواص و رفتار پرکننده‌های تقویتی همچون سیلیکا است.

برهمکنش‌ زنجیرهای لاستیک در سطح مشترک با اندازه‌های مختلف خوشه‌های نانوسیلیکا متفاوت بود و ثابت شد که پایداری اتصالات حاصله در سطح مشترک نسبت به زمینه‌ی لاستیکی، نقش مهمی بر رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی دارند. ایجاد اتصالات پایدار شیمیایی سیلان دوعامله در سطح مشترک زنجیرهای لاستیکی با نانوسیلیکا، رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی و اتلاف انرژی غلتشی را کاهش داد. توزیع دوگانه‌ی اندازه‌ی خوشه‌های نانوسیلیکا در لاستیک، موجب بروز رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی دوگانه شد. تجمع‌های بزرگتر و کوچکتر از 100 نانومتر خوشه‌های نانوسیلیکا در لاستیک، به ترتیب اتلاف انرژی دینامیک در دامنه‌ی کرنش‌های کمتر و بیشتر از 15 درصد را افزایش دادند. استفاده از مدل‌سازی‌ رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی در معادله‌ی غیرخطی، اتلاف انرژی غلتشی را دقیق‌تر از روش‌های خطی پیش‌بینی کرد.

دانلود مقاله چاپ شده در ارتباط با پایان نامه:

 

Design, Construction, and Evaluation of a Modified Rolling Pendulum to Measure Energy Dissipation in Rubber