بررسي تجربي و عددي رفتار خستگي چند محوره الاستومرهاي مغناطيسي

دكتري

با توجه به پيشرفت روز افزون تكنولوژي و رقابت در صنايع مختلف همچون خودروسازي، بكارگيري مواد هوشمند كه امكان كنترل رفتار را فراهم خواهد نمود، امري اجتناب‌ناپذير است. بكارگيري الاستومرهاي مغناطيسي در خودرو و ساير صنايع در دهه اخير بروز نموده و در حال رشد مي‌باشد. با توجه به ماهيت امكان تغيير سفتي و ميرايي اين مواد تحت شرايط كاري، لذا عموماً اين مواد به عنوان بوش‌هايي كه تحت بارهاي نوساني چند محوره مي‌باشند، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اگر چه كه مطالعات بسياري در خصوص عملكرد رئولوژيكال اين مواد انجام شده است و مدل‌هاي تك جهته متنوعي براي توصيف رفتار تك جهته آنها در سيستم‌هاي تعليق خودرويي و غير خودرويي پيشنهاد شده است ولي به دليل محدوديت‌ها و پيچيدگي رفتار سازه‌اي، خستگي اين قطعات كمتر مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش به بررسي عددي و تجربي رفتار خستگي چند محوره الاستومرهاي مغناطيسي پرداخته شده است. ابتدا نحوه ساخت و مشخصه‌يابي تجربي به منظور استخراج ثوابت مادي هايپرالاستيك، مگنت و ويسكوالاستيك الاستومرهاي مغناطيسي ارائه شده است. با مطالعه تئوري‌هاي موجود به منظور بررسي رفتار الاستومرهاي مغناطيسي، مدل ويسكو-هايپر-مگنت پيشنهاد شده است. پس از استخراج ثوابت مادي و به منظور استخراج عمر نمونه‌هاي الاستومري از آزمون‌هاي خستگي چند محوره استفاده شده است. نتايج شبيه‌سازي‌هاي المان محدود فرآيند آزمون خستگي در نرم‌افزار كامسول، منجر به بدست آوردن مقادير چگالي انرژي كرنش براي هر يك از نمونه‌ها در حالات مختلف آزمايش شد. با استفاده از مقادير عمر و چگالي انرژي كرنش، اقدام به ترسيم نمودارهاي عمر بر حسب چگالي انرژي كرنش شد و سپس روابطي به منظور تخمين عمر نمونه‌هاي الاستومري در حضور و غياب ميدان‌هاي مغناطيسي بدست آمد. نتايج نشان داد كه طول عمر نمونه‌هاي الاستومري با افزايش درصد حجمي ذرات كربونيل آهن درون بستر سيليكوني، با افزايش ميدان مغناطيسي، رابطه خطي ندارد. همچنين افزايش ميدان مغناطيسي منجر به افزايش سفتي در نمونه‌ها شده است كه نتيجه اين موضوع را مي‌توان افزايش فعل و انفعالات بين ذرات مغناطيسي درون بستر الاستومر دانست. سفتي بالاتر باعث مقاومت بيشتر ماده شده و در نهايت منجر به كاهش ميزان كار اتلافي در نمونه‌هاي الاستومري خواهد شد. پارامتر تأثيرپذيري از ميدان نيز با افزايش ميدان مغناطيسي به دليل مقاوم‌تر شدن نمونه‌ها، بالاتر مي‌رود.

204877

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي خودرو گرايش سازه و بدنه

پروفسور محمد حسن شجاعي فرد و دكتر حامد سعيدي گوگرچين