آقای مهدی حیدری دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر آیت اللهی، روز چهارشنبه 97/03/02 از رساله دکتری خود تحت عنوان "بررسی گسیختگی قطعات لاستیکی در حضور ترک و شیار با یا بدون تقویت توسط نانوذرات" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 15 روز چهارشنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

هدف اصلی رساله دکتری حاضر، بررسی پارگی قطعات لاستیکی در حضور ترک و شیار است. برای نیل به این هدف، بررسی پارگی قطعات لاستیکی در دو زمینه دنبال شده است.در گام اول و در فاز تجربی، با توجه به عدم وجود نتایج تجربی کافی برای قطعات هایپرالاستیک دارای عامل تمرکز تنش در پژوهش­های پیشین (خصوصاً قطعات لاستیکی دارای شیار)، آزمون­هاییتجربی در این حوزه صورت پذیرفته است. از طرف دیگر، با توجه به توسعه فناوری نانو و پیشرفت روش­های ساخت نانوکامپوزیت­ها در طی سالیان اخیر، استفاده از نانوذرات به‌عنوان تقویت­کننده درون لاستیک­ها نیز طی دهه اخیر مورد توجه قرارگرفته است. از همین رو، آزمایش­هایی بر روی قطعات لاستیکی حاوی نانوکلی در حضور ترک و شیار نیز در این پژوهش صورت گرفته است. در گام دوم، معیارهایی برای پیش­بینی بار پارگی مواد هایپرالاستیک در حضور ترک و شیار، با یا بدون تقویت توسط نانوذرات ارائه و درنهایت مقایسه میان دقت این معیارها صورت پذیرفته است. در همین راستا، سه معیار مختلف در پژوهش حاضر ارائه و بسط داده‌شده‌اند: ارائه معیار کشیدگی مؤثر بر پایه فیزیک لاستیک و میکرومکانیک زنجیره­ها، ارائه معیار حداکثر کرنش لگاریتمی مماسی و بسط معیار حداکثر چگالی انرژی کرنشی متوسط برای استفاده در مواد هایپرالاستیک. نکته حائز اهمیت در ارائه و یا بسط این دسته از معیارها، وجود حالت تقریباً تک­محوره تنش در اطراف محل تمرکز تنش بوده است که این نکته با استفاده از مدل‌سازی المان محدود صورت گرفته در این پژوهش به اثبات رسیده است.

نتایج آزمون­های تجربی نشان می­دهد که مستقل از نوع عامل تمرکز تنش و مود بارگذاری، پارگی لاستیک‌ها تقریباً در مسیری افقی و عمود بر راستای بارگذاری اتفاق افتاده است. همچنین، مشاهده‌شده است که تأثیر نانوکلی بر روی جابجایی بحرانی قطعات شیاردارمشهودتر از قطعات دارای ترک بوده است که علت این امر با استفاده از حالت تنش در اطراف نوک ترک و شیار و میزان مشابهت آن با وضعیت تنش در آزمون کشش ساده توجیه شده است. از صحت­سنجی معیارهای ارائه‌شده با نتایج متعدد تجربی صورت پذیرفته می­توان دریافت که حداکثر میانگین درصد خطای موجود برای هر معیار کمتر از هفت درصد بوده است که این مطلب گواه دقت بالای هر سه معیار ارائه‌شده است. ضمن آنکه، مقادیر پیش­بینی­شده توسط معیارهای سه­گانه برای لاستیک­های حاوی نانوکلی تطابق بسیار مناسبی با مقادیر متناظر تجربی داشته است که نشان از کارایی این معیارها در پیش­بینی پارگی قطعات لاستیکی حاوی نانوذرات دارد. بااین‌حال، معیار کشیدگی مؤثر که معیاری بر پایه فیزیک لاستیک بوده است، بهترین دقت را در پیش­بینی بار پارگی در میان سه معیار داشته است. درنهایت و با بررسی معیارهای سه­گانه ارائه‌شده از جوانب مختلف، می­توان معیار حداکثر کرنش مماسی لگاریتمی را به دلیل پیش­بینی دقیق و توأمان بار و زاویه شروع پارگی برای لاستیک­های متفاوت و در حالات مختلف تمرکز تنش و مود بارگذاری، به عنوان بهترین معیار معرفی نمود.

واژه‌های کلیدی:

مواد هایپرالاستیک، لاستیک، معیارهای شکست، نانوکلی، مدل‌سازی المان محدود.