بررسی تجربی و نظری رفتار مکانیکی کامپوزیت‌های الیاف بلند لاستیک-فولاد با استفاده از روش اجزای محدود و مدل‌های تحلیلی

این کار پژوهشی اختصاص به مقایسه عملکردی میان روش­‌های مختلف شبیه‌سازی کامپوزیت‌های الیاف بلند لاستیک- فولاد داشته که بخش بسیار مهمی از ساختار تایرهای رادیال را تشکیل می‌دهند. ابتدا مطالعات پیشین انجام شده در زمینه شبیه­‌سازی رفتار این نوع کامپوزیت­‌ها بررسی و سپس روش‌های مختلف شبیه‌­سازی و نقاط قوت و ضعف هر یک بیان شد. در بخش تجربی نمونه‌های کامپوزیت‌ لاستیک با سیم‌های فولادی به همراه نمونه‌‌های جداگانه ماتریس لاستیکی برای بارگذاری در دو حالت کششی و برشی ساخته شده و در آزمون‌های مربوط قرار گرفتند. برای ارزیابی دقت و کارایی این روش‌­ها آزمون­‌های کشش و برش انجام گرفته به روش­‌های مختلف تحلیلی و عددی به‌کمک روش اجزای محدود و با استفاده از مدل­‌های ابرکشسان و ابرگرانروکشسان شبیه‌سازی شدند. نتایج حاصل نشان داد، در هر دو حالت کششی و برشی مقدار دقت پیش‌­بینی­‌ها و نیز همگرایی مدل اجزای محدود بسیار به روش محاسباتی، زاویه آرایش‌یافتگی الیاف نسبت به جهت اعمال نیرو و همچنین مدل ابرکشسان یا ابرگرانروکشسان انتخابی وابسته است. در عین حال در هیچ­ یک از این حالت­‌ها، شبیه­‌سازی نه تنها قابلبت پیش­‌بینی دقیق رفتار غیرخطی نمونه­‌ها تحت اعمال نیروهای برشی را ندارد، بلکه افزایش دقت مدل­‌سازی با درنظر گرفتن مدل گرانروکشسان برای رفتار لاستیک نیز موجب بهبود نتایج حاصل از شبیه­‌سازی و نزدیک‌شدن آن به داده­‌های تجربی نمی‌شود. بنابراین، در بهره‌گیری از این مدل‌­ها که در نرم­‌افزارهای تجاری نیز وجود دارند و فراوان استفاده می‌شوند. باید نهایت دقت را داشت و خطاهای موجود را در نتایج شبیه‌­سازی و طراحی‌های پس از آن درنظر گرفت.