بررسی تجربی و نظری رفتار مکانیکی کامپوزیت های الیاف بلند لاستیک-فولاد با استفاده از روش اجزای محدود و مدل های تحلیلی

این کار پژوهشی اختصاص به مقایسه عملکردی میان روش های مختلف شبیه سازی کامپوزیت های الیاف بلند لاستیک- فولاد داشته که بخش بسیار مهمی از ساختار تایرهای رادیال را تشکیل می دهند. ابتدا مطالعات پیشین انجام شده در زمینه شبیه سازی رفتار این نوع کامپوزیت ها بررسی و سپس روش های مختلف شبیه سازی و نقاط قوت و ضعف هر یک بیان شد. در بخش تجربی نمونه های کامپوزیت لاستیک با سیم های فولادی به همراه نمونه های جداگانه ماتریس لاستیکی برای بارگذاری در دو حالت کششی و برشی ساخته شده و در آزمون های مربوط قرار گرفتند. برای ارزیابی دقت و کارایی این روش ها آزمون های کشش و برش انجام گرفته به روش های مختلف تحلیلی و عددی به کمک روش اجزای محدود و با استفاده از مدل های ابرکشسان و ابرگرانروکشسان شبیه سازی شدند. نتایج حاصل نشان داد، در هر دو حالت کششی و برشی مقدار دقت پیش بینی ها و نیز همگرایی مدل اجزای محدود بسیار به روش محاسباتی، زاویه آرایش یافتگی الیاف نسبت به جهت اعمال نیرو و همچنین مدل ابرکشسان یا ابرگرانروکشسان انتخابی وابسته است. در عین حال در هیچ یک از این حالت ها، شبیه سازی نه تنها قابلبت پیش بینی دقیق رفتار غیرخطی نمونه ها تحت اعمال نیروهای برشی را ندارد، بلکه افزایش دقت مدل سازی با درنظر گرفتن مدل گرانروکشسان برای رفتار لاستیک نیز موجب بهبود نتایج حاصل از شبیه سازی و نزدیک شدن آن به داده های تجربی نمی شود. بنابراین، در بهره گیری از این مدل ها که در نرم افزارهای تجاری نیز وجود دارند و فراوان استفاده می شوند. باید نهایت دقت را داشت و خطاهای موجود را در نتایج شبیه سازی و طراحی های پس از آن درنظر گرفت.