پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 430 |
| تعداد مقالات | 5,588 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,966,540 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,941,126 |
بررسی تاثیر پیش‌کرنش استاتیکی بر مدول دینامیکی و رفتار تنش-کرنش الاستومر مگنتورئولوژیکال همسانگرد تحت بارگذاری دینامیکی کششی-فشاری | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 5، دوره 55، شماره 10، دی 1402، صفحه 1233-1260 اصل مقاله (3.05 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2024.22544.7642 | ||
| نویسندگان | ||
| امیرمسعود علیمردان1؛ محمود نوروزی* 1؛ مجتبی قطعی2؛ محمدباقر نظری1؛ محمدحسین ایزدی فرد1؛ امیرحسین یعقوبی1 | ||
| 1دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | ||
| 2دانشکده مهندسی شیمی و مواد، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | ||
| چکیده | ||
| امروزه، با توجه به حرکت صنایع در مسیر هوشمندسازی، استفاده از مواد هوشمند در صنعت به طور پیوسته در حال گسترش است. الاستومرهای مگنتورئولوژیکال، از جمله مواد هوشمندی هستند که به دلیل داشتن دو ویژگی مهم یعنی سفتی و میرایی قابل تنظیم، دارای کاربردهای فراوانی در صنعت شده‌اند. با توجه به این مهم، شناخت رفتار و عملکرد این مواد در سیستم‌های مختلف یک امر ضروری می‌باشد. در این پژوهش، با ساخت الاستومرهای مگنتورئولوژیکال و انجام آزمایش کشش-فشار تحت مقادیر مختلفی از فرکانس، کرنش، چگالی شار مغناطیسی و پیش‌کرنش بر روی آنها، به بررسی رفتار این مواد و تحلیل اثر پیش‌کرنش بر مدول دینامیکی و رفتار تنش-کرنش آنها و مدلسازی این رفتار پرداخته می‌شود. ارزیابی اثر پیش‌کرنش بر مدول دینامیکی و رفتار تنش-کرنش، بررسی اثر پارامترهای دیگری چون فرکانس، کرنش و چگالی شار مغناطیسی بر پاسخ دینامیکی این مواد، و ارائه یک مدل جدید با لحاظ کردن اثر پیش‌کرنش برای پیش‌بینی رفتار آنها در شرایط بارگذاری مختلف، از نوآوری‌های مهم این پژوهش به شمار می‌آیند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهند که اعمال پیش‌کرنش، باعث افزایش مدول دینامیکی در کلیه حالت‌های بارگذاری می‌شود. علاوه بر آن، مقدار اثر مگنتورئولوژیکال نسبی با اعمال پیش‌کرنش کمتر شده و بیشترین اثر مگنتورئولوژیکال نسبی به میزان 288/32% در کرنش 4%، فرکانس 7 هرتز و بدون اعمال پیش‌کرنش ایجاد می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| الاستومر مگنتورئولوژیکال؛ پیش‌کرنش استاتیکی؛ مدول دینامیکی؛ تنش-کرنش؛ الگوریتم ژنتیک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the Effect of Static Pre-Strain on Tension-Compression Mode Properties of Isotropic Magnetorheological Elastomers | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Amirmasoud Alimardan1؛ Mahmood Norouzi1؛ Mojtaba Ghatee2؛ Mohammadbagher Nazari1؛ Mohammad Hossein Izadifard1؛ Amirhossein Yaghoobi1 | ||
| 1Faculty of Mechanical Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran | ||
| 2Faculty of Chemical and Materials Engineering-Shahrood University of Technology | ||
| چکیده [English] | ||
| Magnetorheological elastomers are a class of smart materials and possess two unique features, i.e. adjustable hardness and damping capabilities. These characteristics make them widely used in various industrial applications. Hence, understanding their behavior in different systems is necessary. The focus of this work is to study the dynamic behavior of magnetorheological elastomers under different static pre-strains in tension-compression mode. In this study, three isotropic samples were fabricated and their force-deflection features were acquired under harmonic excitation with various strain amplitudes, static pre-strains, frequencies, and magnetic flux densities. Assess the effect of static pre-strain on the dynamic response of the magnetorheological elastomers, studying the effects of other parameters like strains, frequencies, and magnetic flux densities on the dynamic modulus of magnetorheological elastomers, and proposing a novel phenomenological-based model to predict the viscoelastic behavior of magnetorheological elastomers are the innovative aspects of this study. The results showed that the dynamic modulus of magnetorheological elastomers will increase by superimposing the static pre-strain. Furthermore, the relative MR effect decreases when the static pre-strain is applied. The maximum relative MR effect of 288.32% has been achieved at a strain of 4%, a frequency of 7 Hz, and without the application of static pre-strain. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Magnetorheological elastomer, Static pre-strain, Dynamic modulus, Stress-strain, Genetic algorithm | ||
| مراجع | ||
|
[1] A. Ritter, Smart materials in architecture, interior architecture and design, Walter de Gruyter, 2006. [2] T.J. Fiske, H.S. Gokturk, D.M. Kalyon, Percolation in magnetic composites, Journal of Materials Science, 32 (1997) 5551-5560. [3] L. Chen, X.L. Gong, W.H. Li, Microstructures and viscoelastic properties of anisotropic magnetorheological elastomers, Smart materials and structures, 16(6) (2007) 2645. [4] J.D. Carlson, M.R. Jolly, MR fluid, foam and elastomer devices, mechatronics, 10(4-5) (2000) 555-569. [5] A.K. Bastola, M. Hossain, A review on magneto-mechanical characterizations of magnetorheological elastomers, Composites Part B: Engineering, 200 (2020) 108348. [6] F. Guo, C.B. Du, R.P. Li, Viscoelastic parameter model of magnetorheological elastomers based on abel dashpot, Advances in Mechanical Engineering, 6 (2014) 629386. [7] M.R. Jolly, J.D. Carlson, B.C. Munoz, A model of the behaviour of magnetorheological materials, Smart materials and structures, 5(5) (1996) 607. [8] J. Rabinow, The magnetic fluid clutch, Electrical Engineering, 67(12) (1948) 1167-1167. [9] Z. Rigbi, L. Jilken, The response of an elastomer filled with soft ferrite to mechanical and magnetic influences, Journal of magnetism and magnetic materials, 37(3) (1983) 267-276. [10] T. Shiga, A. Okada, T. Kurauchi, Electroviscoelastic effect of polymer blends consisting of silicone elastomer and semiconducting polymer particles, Macromolecules, 26(25) (1993) 6958-6963. [11] M.R. Jolly, J.D. Carlson, B.C. Muñoz, T.A. Bullions, The magnetoviscoelastic response of elastomer composites consisting of ferrous particles embedded in a polymer matrix, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 7(6) (1996) 613-622. [12] P. Blom, L. Kari, A nonlinear constitutive audio frequency magneto-sensitive rubber model including amplitude, frequency and magnetic field dependence, Journal of sound and vibration, 330(5) (2011) 947-954. [13] T. Shiga, A. Okada, T. Kurauchi, Magnetroviscoelastic behavior of composite gels, Journal of Applied Polymer Science, 58(4) (1995) 787-792. [14] B.X. Ju, M. Yu, J. Fu, Q. Yang, X.Q. Liu, X. Zheng, A novel porous magnetorheological elastomer: preparation and evaluation, Smart Materials and Structures, 21(3) (2012) 035001. [15] A. Dargahi, R. Sedaghati, S. Rakheja, On the properties of magnetorheological elastomers in shear mode: Design, fabrication and characterization, Composites Part B: Engineering, 159 (2019) 269-283. [16] H. Vatandoost, M. Hemmatian, R. Sedaghati, S. Rakheja, Effect of shape factor on compression mode dynamic properties of magnetorheological elastomers, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 32(15) (2021) 1678-1699. [17] A. Yaghoobi, A. Jalali, M. Norouzi, M. Ghatee, Aspect Ratio Dependency of Magneto-Rheological Elastomers in Dynamic Tension-Compression Loading, IEEE Transactions on Magnetics, 58(5) (2022) 1-13. [18] F. Gordaninejad, X. Wang, P. Mysore, Behavior of thick magnetorheological elastomers, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 23(9) (2012) 1033-1039. [19] Q. Jin, Y.G. Xu, Y. Di, H. Fan, Influence of the particle size on the rheology of magnetorheological elastomer, Materials Science Forum, 80(9) (2015) 757-763. [20] C. Wu, C. Cheng, A. Abd El-Aty, T. Li, Y. Qin, Q. Yang, S. Hu, Y. Xu, X. Guo, Influence of particles size and concentration of carbonyl iron powder on magnetorheological properties of silicone rubber-based magnetorheological elastomer, Materials Research Express, 7(8) (2020) 086101. [21] O. Padalka, H.J. Song, N.M. Wereley, J.A. Filer Ii, R.C. Bell, Stiffness and damping in Fe, Co, and Ni nanowire-based magnetorheological elastomeric composites, IEEE Transactions on Magnetics, 46(6) (2010) 2275-2277. [22] G. Shi, W. Wang, G. Wang, F. Yang, X. Rui, Dynamic mechanical properties of FeSi alloy particles-filled magnetorheological elastomers, Polymer-Plastics Technology and Materials, 58(15) (2019) 1625-1637. [23] W. Zhang, X.L. Gong, W.Q. Jiang, Y.C. Fan, Investigation of the durability of anisotropic magnetorheological elastomers based on mixed rubber, Smart Materials and Structures, 19(8) (2010) 085008. [24] A. Nedjar, S. Aguib, T. Djedid, A. Nour, A. Settet, M. Tourab, Analysis of the dynamic behavior of magnetorheological elastomer composite: Elaboration and identification of rheological properties, Silicon, 11(3) (2019) 1287-1293. [25] Y. Wan, Y. Xiong, S. Zhang, Temperature effect on viscoelastic properties of anisotropic magnetorheological elastomers under compression, Smart Materials and Structures, 28(1) (2018) 015005. [26] W. Zhang, X. Gong, S. Xuan, W. Jiang, Temperature-dependent mechanical properties and model of magnetorheological elastomers, Industrial & engineering chemistry research, 50(11) (2011) 6704-6712. [27] J.H. Koo, F. Khan, D.D. Jang, H.J. Jung, Dynamic characterization and modeling of magneto-rheological elastomers under compressive loadings, Smart Materials and Structures, 19(11) (2010) 117002. [28] A. Martins, A. Fereidooni, A. Suleman, V.K. Wickramasinghe, Test rig development and characterization of magnetorheological elastomers, in: 25th AIAA/AHS Adaptive Structures Conference, 2017, pp. 0733. [29] H. Vatandoost, R. Sedaghati, S. Rakheja, M. Hemmatian, Effect of pre-strain on compression mode properties of magnetorheological elastomers, Polymer Testing, 93 (2021) 106888. [30] J. Zhang, H. Pang, Y. Wang, X. Gong, The magneto-mechanical properties of off-axis anisotropic magnetorheological elastomers, Composites Science and Technology, 191 (2020) 108079. [31] T. Tian, M. Nakano, Fabrication and characterisation of anisotropic magnetorheological elastomer with 45 iron particle alignment at various silicone oil concentrations, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 29(2) (2018) 151-159. [32] Y. Yu, Y. Li, J. Li, A novel strain stiffening model for magnetorheological elastomer base isolator and parameter estimation using improved particle swarm optimization, in: Sixth World Conference on Structural Control and Monitoring (6WCSCM), International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE), 2014. [33] J. Yang, H. Du, W. Li, Y. Li, J. Li, S. Sun, H.X. Deng, Experimental study and modeling of a novel magnetorheological elastomer isolator, Smart Materials and Structures, 22(11) (2013) 117001. [34] W.H. Li, Y. Zhou, T.F. Tian, Viscoelastic properties of MR elastomers under harmonic loading, Rheologica acta, 49(7) (2010) 733-740. [35] S.H. Eem, H.J. Jung, J.H. Koo, Modeling of magneto-rheological elastomers for harmonic shear deformation, IEEE transactions on magnetics, 48(11) (2012) 3080-3083. [36] M. Norouzi, S.M. Sajjadi Alehashem, H. Vatandoost, Y.Q. Ni, M.M. Shahmardan, A new approach for modeling of magnetorheological elastomers, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 27(8) (2016) 1121-1135. [37] H. Vatandoost, M. Norouzi, S.M.S. Alehashem, S.K. Smoukov, A novel phenomenological model for dynamic behavior of magnetorheological elastomers in tension–compression mode, Smart Materials and Structures, 26(6) (2017) 065011. [38] K.M. Popp, M. Kröger, W.h. Li, X.Z. Zhang, P.B. Kosasih, MRE properties under shear and squeeze modes and applications, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 21(15) (2010) 1471-1477. [39] H. Vatandoost, M. Hemmatian, R. Sedaghati, S. Rakheja, Dynamic characterization of isotropic and anisotropic magnetorheological elastomers in the oscillatory squeeze mode superimposed on large static pre-strain, Composites Part B: Engineering, 182 (2020) 107648. [40] R. Brown, Physical testing of rubber, Springer Science & Business Media, 2006. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 586 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 664 |
||