Experimental investigation and modelling of strain- induced crystallisation in natural rubber in different ageing conditions
不同老化条件下天然橡胶应变诱导结晶的实验研究和建模
基本信息
- 批准号:530005320
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Strain-induced crystallisation (SIC) in natural rubber (NR) is considered to be the main source of its outstanding properties such as self-reinforcement and high tear resistance, especially when NR is further stiffened by nanoparticle fillers. For this reason, NR is often used in vehicle tires, vibration isolators, pipes and engine mounts. This fundamental project is not about examining, modeling and simulation of parts or structures, but of material properties. As SIC reduces the speed of crack propagation, the applications mentioned above serve only as a motivator for the project. The interdisciplinary SICX project has the following targets: (1) further investigations of the kinetics of SIC on different scales; (2) development of a physically based three-dimensional model, for the material behaviour of NR under SIC, which would be robust at large strain for various thermomechanical paths; (3) understanding and modelling the impact of environmental conditions on issues (1) and (2). The ultimate purpose of advanced materials science is the modelling of technical materials under real operating conditions, based on correctly identified physical mechanisms. This project is the first step on the way to an application in a three-dimensional finite element software. Hence, real parts and systems can then be modelled in future in order to predict their response under realistic loading conditions. Environmental conditions commonly lead to a degradation of elastomers. Besides thermal and thermo- oxidative ageing, there is fatigue caused by cyclic deformations or ageing due to the exposure to solvents and ultraviolet irradiation. All aspects are of enormous importance for practical applications but not all can be explored in this project. Therefore, the SICX project is focussed only on a limited number of environmental conditions and their interactions with SIC of NR; with the following three objectives: 1) Identification of the physical mechanisms associated with SIC, which have not been fully examined yet or remain partly controversial in the scientific community. 2) Quantification of the impact of the most important environmental conditions on SIC. 3) Collection of physically-based micro- and macroscopic experimental data suitable for continuum mechanical modelling of the behaviour of elastomers exhibiting SIC in real operating conditions.
自然橡胶(NR)中应变诱导的结晶(SIC)被认为是其杰出特性的主要来源,例如自我强化和高催泪耐药性,尤其是当NR被纳米颗粒填充剂进一步加固时。因此,NR通常用于车轮,振动隔离器,管道和发动机安装座中。这个基本项目不是关于零件或结构的检查,建模和模拟,而是材料特性。随着SIC降低裂纹繁殖的速度,上面提到的应用仅作为项目的激励因素。跨学科的SICX项目具有以下目标:(1)在不同尺度上进一步研究SIC的动力学; (2)开发基于物理的三维模型,用于NR在SIC下的材料行为,这对于各种热机械路径的大应变将是可靠的; (3)理解和建模环境条件对问题(1)和(2)的影响。先进材料科学的最终目的是根据正确识别的物理机制在实际操作条件下对技术材料进行建模。该项目是在三维有限元软件中通往应用程序的第一步。因此,将来可以对实际零件和系统进行建模,以预测其在逼真的加载条件下的响应。环境条件通常会导致弹性体的降解。除了热和热氧化衰老外,由于暴露于溶剂和紫外线照射而导致的循环变形或衰老引起的疲劳。对于实际应用,所有方面都至关重要,但在该项目中并非所有方面都可以探索。因此,SICX项目仅专注于有限数量的环境条件及其与NR的SIC的相互作用。通过以下三个目标:1)识别与SIC相关的物理机制,这些物理机制尚未得到充分检查或在科学界仍然存在部分争议。 2)定量最重要的环境条件对SIC的影响。 3)收集基于物理的微观和宏观实验数据,适用于在实际工作条件下表现出SIC的弹性体行为的连续机械建模。
项目成果
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