การวิเคราะห์การเกิดความร้อนในยางคงรูปที่มีสารตัวเติมภายใต้สภาวะ การเสียรูปแบบวงรอบโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ

ยางมีสมบัติความเป็นวิสโคอีลาสติกเมื่อเสียรูป ภายใต้แรงกระทำแบบพลวัตในลักษณะเป็นแบบวงรอบ จะทำให้เกิดความร้อนขึ้นที่กึ่งกลางของยางเนื่องจาก การสูญเสียพลังงานกล (Hysteresis) เกิดการสะสมและ มีการกระจายความร้อนออกสู่สภาพแวดล้อมภายนอก ความร้อนสะสมในยางและอาจทำให้ยางสูญเสียสมบัติ เดิม ดังนั้นงานวิจัยนี้จะทำนายการเกิดความร้อนสะสม ในยางคงรูปที่มีสารตัวเติมแตกต่างกันสองชนิดคือยาง ธรรมชาติผสมผงคาร์บอนดำและยางธรรมชาติผสมผง ซิลิกา โดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ผลจากวิธีไฟไนต์ เอลิเมนต์เปรียบกับผลจากการทดสอบมีแนวโน้มไปใน ทิศทางเดียวกันและมีค่าใกล้เคียงกันมาก แสดงให้เห็น ว่าวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถนำมาทำนายการเกิด ความร้อนสะสมในยางได้อย่างน่าเชื่อถือ

คำสำคัญ : ความร้อนสะสม วัสดุยาง ระเบียบวิธีไฟ ไนต์เอลิเมนต์ การสูญเสียพลังงานกล

Abstract

Natural rubber vulcanizated is a viscoelastic material such that it can be appropriately used as vehicle tires. When the material under cyclic-loaded deformation, heat is generated and buildup at the center of the rubber, and then, dissipated to the environment. The heat rises from the viscoelastic behavior, which can be seen as hysteresis loops in the stress-strain curve. This temperature rise causes damage in the rubber components. In this work, the investigation of heat build-up in two rubber compounds of different filler types is carried out. In addition, a methodology to quantify and predict temperature rise in the rubber valcanizated due to mechanical energy dissipation (Hysteresis) via application of finite element analysis (FEA) is devised. The predictions are validated against experimental data with good agreement.

Keywords : Heat Build-up, Valcanized Rubber, Finite Element Analysis, Hysteresis