پديد آورنده :
سهرابيزاده، فروغ
عنوان :
پيادهسازي يك مدل ساختاري بر پايهي ويسكوپلاستيسيته، اثرات دمايي و آسيب براي پليمرهاي ترموپلاستيك
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 105ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد مشاور :
احمد اميريراد
توصيفگر ها :
پليمر ترموپلاستيك , مكانيك آسيب پيوسته , ويسكوالاستيسيته , ويسكوپلاستيسيته , مدل پليمرِ شيشهاي آيندهوون (EGP)
استاد داور :
محمدرضا فروزان، عليرضا شهيدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/09/16
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/09/16
چكيده فارسي :
چكيده
پاسخ مكانيكي پليمرها بهطور قابل توجهي به نرخ كرنش و دما وابستگي دارد. در همين راستا، اين تحقيق سعي بر آن دارد تا با ارائهي يك مدل ساختاري ترموديناميكي، بر اساس تئوري ويسكوپلاستيسيته و آسيب، رفتار مكانيكي پليمر ترموپلاستيك را شبيهسازي نمايد. در گام نخست، مدل ساختاري «پليمرِ شيشهاي آيندهوون (EGP)»، با درنظر گرفتن اثر دما و در چارچوب مكانيك آسيب پيوسته، توسعه مييابد. سپس با استفاده از خواص مكانيكي پليمر و نتايج تجربي موجود، رفتار مكانيكي پليمر در نرخ كرنش و دماهاي مختلف پيشبيني ميشود. بدين منظور مدل ساختاري توسعهيافته ابتدا در نرمافزار متلب و سپس در قالب زيربرنامه UMAT در نرمافزار اجزايمحدود آباكوس پيادهسازي ميشود. قابليت مدل در پيشبيني رفتار الاستيك غيرخطي، ويسكوپلاستيك و آسيب پليمرها، از طريق مقايسه پيشبينيهاي مدل با اندازهگيريهاي تجربي، در شرايط بارگذاري مختلف از جمله آزمونهاي كشش و فشار با مقادير مختلفي از نرخ كرنش و دما، براي يك المان با يك نقطهي انتگرالگيري، ارائه شده است. علاوه بر اين، نتايج تجربي رشد آسيب ناشي از كاهش مدول الاستيك در آزمونهاي بارگذاري-باربرداري مكرر، با نتايج آسيب پيشبيني شده توسط مدل مقايسه ميشود. در نهايت، اعتبارسنجي اين مدل با مقايسهي نتايج شبيهسازي سهبعدي آزمون كشش نمونهي دمبلي شكل و آزمون فشار تكمحورهي سيلندر صورت ميگيرد. اين نتايج نشان از پيشبيني دقيق روند رشد آسيب وابسته به كرنش پلاستيك انباشته، در نرخ كرنش و دماي مشخص، دارد.
چكيده انگليسي :
Abstract
The mechanical response of polymers depends significantly on the strain rate and the temperature. The present study is aimed to provide a thermomechanical constitutive model derived based on viscoplasticity and continuum damage mechanics, to simulate the mechanical behavior of the thermoplastic polymers. First, the “Eindhoven Glassy Polymer (EGP)” constitutive model is developed by considering the thermal effects within the framework of continuum damage mechanics. Second, the modified EGP model is evaluated using the mechanical properties of the polymer and experimental results in the literature. For this purpose, the modified EGP model is implemented in MATLAB as well as Abaqus through a UMAT subroutine. The predictions of the nonlinear elastic, viscoplastic, and damage behaviors of polymer are then compared with experimentally measured values, within different loading conditions, including tension and compression tests with various strain rates and temperatures, when a single element with one integration point is used. In addition, the numerical results of damage progression caused by consecutive reduction of elastic modulus in loading-unloading cycles are compared with experimental ones. Finally, three-dimensional simulations of a tensile test (with dumbbell-shaped specimens), as well as a uniaxial compression test of a cylinder, are conducted, and the model is validated by comparing the numerical and experimental results. These results reveal the excellent accuracy of the model for predicting the damage progression caused by accumulated plastic strain at any specified strain rate and temperature.
استاد راهنما :
محمد مشايخي
استاد مشاور :
احمد اميريراد
استاد داور :
محمدرضا فروزان، عليرضا شهيدي