تحلیل عددی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های متخلخل مزوپروس سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت- پلی پروپیلن

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسنده

استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

چکیده

این مقاله به بررسی عددی خواص مکانیکی پلی‌پروپیلن تقویت‌شده با یک درصد وزنی از نانوذرات مزوپروس سیلیکا، هیدروکسی آپاتیت، ترکیب مزوپروس سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت می‌پردازد. شبیه سازی عددی بر مبنای روش ماکرومکانیک ( روش محیط پیوسته) و برای توابع مختلف چگالی انرژی کرنشی شامل: مارلو، اگدن و وان دروالس، با استفاده از نرم‌افزار تجاری آباکوس انجام شده است. برای این منظور رفتار هایپرالاستیک نانوکامپوزیت‌های متخلخل پلیمری شامل: نانوکامپوزیت های مزوپروس سیلیکا/ پلی پروپیلن، هیدروکسی آپاتیت/ پلی پروپیلن و نانو هیبرید مزوپروس سیلیکا- هیدروکسی آپاتیت/ پلی پروپیلن تحت بارگذاری های کشش تک محوری، خمش سه نقطه ای و ضربه سرعت پایین بررسی شده است. به منظور تصدیق نتایج عددی، مقادیر بدست آمده از شبیه سازی خواص مکانیکی، با نتایج آزمون های عملی مشابه، مقایسه شده اند. نتایج شبیه سازی انجام شده تطابق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد و مدل مارلو نزدیکترین پاسخ را نسبت به داده های آزمایشگاهی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Andrei D, Mars L, Silberschmidt V (2012) Behaviour of semi-crystalline thermoplastic polymers: Experimental studies and simulations. Comp Mater Sci 52: 139-146.

[2] SassoM, PalmieriG, ChiappiniG, AmodioD (2008) Characterization of hyperelastic rubber-like materials by biaxial and uniaxial stretching tests based on optical methods. Polym Test 27(8): 995-1004.

[3] Kim B, Lee S, Lee J, Cho S, Park H, Yeom S, park S (2011) A comparison among neo-hookean model, mooney- rivlin model, and ogden model for chloroprene rubber. IJPEM 13(5): 759-764.

[4] Shokoohi S, Naderi G, Kharazmkia M, Ghoreishy MH (2015) Hyperelastic model analysis of stress-strain behavior in polybutadiene/ethylene-propylene dieneterpolymernanocomposites. J Vinyladdit Technol.

[5] Arriga A, Lazkano JM, Pagaldai R, Zaluda AM, Hernandez R, Atxurra R, Chrysostomou A      (2007) Finite-element analysis of quasi-static characterization tests in thermoplastic materials: Experimental and numerical analysis results correlation with ANSYS. Polym Test 26: 854-869.

[6] Avalle M, Belingardi G, Montanini R (2001) Characterization of polymeric structural foams under compressive impact loading by means of energy-absorption diagram. Int J Impact Eng 25: 455-472.

[7] Viot P (2009) Hydrostatic compression on polypropylene foam. Int J Impact Eng 36(7): 975-989.

[8] Pawlikowski M (2013) Non-linear approach in visco-hyperelastic constitutive modelling of polyurethane nanocomposite. Mech Time-Depend Mater 10: 1043-1056.

[9] Alipour A, Naderi G, Ghoreishy H (2013) Effect of nanoclay content and matrix composition on properties and stress–strain behavior of NR/EPDM nanocomposites. J Appl Polym Sci  127(2): 1275-1284.

[10] Saavedra Flores EI, Dhikari S, Friswell MI, Scarpa F (2011) Hyperelastic finite element model for single wall carbon nanotubes in tension. Comp Mater Sci 50(1): 1083-1087.

[11] David C, David I, Shreiber Emilios K, Dimitriadis FH (2009) Spherical indentation of soft matter beyond the Hertzian regime: numerical and experimental validation of hyperelastic models. Biomech Model Mechanobiol 8: 345-358.

[12] Danielsson M, Parks DM, Boyce MC (2004) Constitutive modeling of porous hyperelastic materials. Mech Mater 36(4): 347-358.

[13] Bonet J, Wood RD (1997) Nonlinear continuum mechanics for finite elementanalysis. Melbourne: Cambridge University Press.

[14] Shabana AA (2008) Computational continuum mechanics.Melbourne: Cambridge UniversityPress.

[15] British Standard BS 903-5 (2004) Physical testing of rubber – Part 5: Guide to theapplication of rubber testing to finite element analysis.

[16] Ogden RW (1972) Large Deformation isotropic elasticity - on the correlation of theory and experiment for incompressible rubberlike solids. Proceedings Royal Society: 565-584.

[17] Memarian S, Fereidoon A, Albooyeh AR, Tarahomi S (2014) Influence of mesoporous silica and hydroxyapatite nanoparticles on the mechanical and morphological properties of polypropylene. Mater Design 57: 201-210.