اثر ساختار مولکولی sbr و نوع پرکننده بر خواص ابرگرانروکشسان آمیزه‌های sbr/br رویه تایرسواری با کمک روش ترکیبی عددی-تجربی

فرضیه: کاهش مقاومت غلتشی تایر نقش بسیار مهمی در دستیابی به کاهش co2 و گرمایش جهانی دارد. از این‌رو، توجه ویژه‌ای برای پیش‌بینی اتلاف انرژی در آمیزه رویه توسط سازندگان تایر شده تا آمیزه‌هایی با اتلاف انرژی پایین طراحی و به‌کار گرفته شوند. در این پژوهش، مدل مکانیکی سه‌گانه متشکل از مدل ابرکشسان سه‌جمله‌ای ogden، مدل گرانروکشسان غیرخطی bergstromboyce همراه با مدل نرم‌شدگی تنش ogdenrouxbrgh برای بیان رفتار مکانیکی نیروتغییر مکان لاستیک پیشنهاد شد. روش‌ها: ابتدا دو مجموعه آمیزه لاستیکی بر پایه آمیخته کائوچوهای sbr/br محلولی و امولسیونی تقویت‌شده با دو  نوع دوده و سیلیکای اصلاح‌شده سطحی ساخته شدند. مقدار کل پرکننده ثابت و برابر 80phr  درنظر گرفته شد. هر مجموعه شامل سه آمیزه با مقادیر مختلف از پرکننده‌ها بود. بدین‌ ترتیب که در آمیزه اول 80phr  دوده بدون سیلیکا و در آمیزه‌های دوم و سوم به ترتیب 20 و   40phr سیلیکا به‌جای دوده جایگزین شدند. رفتار مکانیکی کششی آمیزه‌های پخت‌شده روی نمونه نواری‌شکل با عرض  2cm که زیر بار رفت‌و‌برگشتی قرارگرفته بود و نیز آزمون کشش با استاندارد astm  d412 c تعیین شدند. الگوریتم چرخه‌ای بهینه‌سازی‌شده بر اساس مدل اجزای محدود نمونه نواری‌شکل ساخته‌شده در نرم‌افزار abaqus به همراه دو جزء انطباق نتایج و بهینه‌سازی (nelder-mead) در نرم‌افزار isight طراحی شد. از این الگوریتم برای تعیین پارامترهای مدل مکانیکی استفاده شد.یافته‌ها: نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی با داده‌های تجربی حاکی از دقت زیاد مدل پیشنهادی است. پیش‌بینی اثر نوع کائوچوی sbr (محلولی یا امولسیونی) و نوع و مقدار پرکننده (دوده و سیلیکا) به‌کمک پارامترهای پیش‌بینی‌شده مدل مطالعه شد. نشان داده شد، ارتباط بسیار خوبی بین تغییرات این پارامترها با ساختار کائوچو و نحوه عملکرد پرکننده‌ها وجود دارد. همچنین مشخص شد، کائوچوی  sbr‌ محلولی نسبت به نوع امولسیونی %50 عملکرد بهتری دارد و نیز افزودن سیلیکا موجب کاهش %25 تا %35 اتلاف انرژی می‌شود.

Effects of SBR Molecular Structure and Filler Type on the HyperViscoelastic Behavior of SBR/BR Tread Compounds Using a Combined Numerical/Experimental Approach

Hypothesis: Reduction of rolling resistance in tyres plays a crucial role in reducing global warming and CO2 emissions. Consequently, the prediction of energy dissipation in tyre tread compounds has received increasing interest from tyre manufacturers to design low dissipative compounds. In the present work, a triple model based on the Ogden hyperelastic equation, BergstromBoyce nonlinear viscoelastic relationship in conjunction with a stress softening equation was proposed for the prediction of the forcedisplacement behavior of tread compounds.Methods: Two series of rubber blends compounds based on SBR/BR solution and SBR/BR emulation reinforced by two carbon black (CB) grades and a surfacemodified silica were prepared. Each series was comprised of three blends with different filler contents. The total part of filler in each compound was kept constant as 80 phr.  The first compound contained 80 phr of CB without any silica, while the second and third compounds were prepared using 20 and 40 phr silica as replacement. The mechanical behavior of the cured compounds was determined using a tensile test carried out on a ribbon type sample with 2X11 cm dimension and ATM D412 C test specimens. An optimization loop was designed in Isight code using three Abaqus, data matching and optimization components. The developed algorithm was used for the determination of the parameters of the mentioned model.Findings: It is shown that the proposed material model and the developed numerical algorithm can predict the mechanical behavior of the compounds during a loading/unloading cycle. The trends of the variations of the predicted parameters are in reasonable agreement with macro and micro structure of the SBR and filler type (CB or silica). It is also found that the addition of silica to rubber compound has 2535% decreasing effect on energy dissipation. Moreover, solution SBR has approximately 50% more reduction effect on energy dissipation compared to emulsion SBR at equal filler type and content.