جلسه دفاع رساله دکتری (آقای احسان احمدی)

موضوع:  تحليل تجربي و عددي فرآيند نورد ورق­هاي پليمري الاستومرگرمانرم

ارائه دهنده:  احسان احمدی

استادان راهنما:  دکتر محمدرضا فروزان، پیمان مصدق

استادان مشاور:  دکتر مهدی کاروان

استادان داور:  دکتر محمد مشایخی، دکتر محمدرضا موحدی، دکتر مهدی سلمانی تهرانی

چکیده:

این رساله به تحلیل تجربی و عددی رفتار تغییر شکل الاستومرهای گرمانرم پلی‌یورتان (TPU) به‌عنوان یکی از پلیمرهای دوفازی اختصاص دارد. TPUها به­دلیل وجود همزمان فاز نرم آمورف و فاز سخت بلورین، رفتار مکانیکی بسیار پیچیده‌ای شامل وابستگی به نرخ کرنش، نرم‌شوندگی، رهایش از تنش و بازیابی ناقص شکل از خود نشان می‌دهند که درک دقیق آن‌ها برای موفقیت فرآیندهای شکل‌دهی ضروری است. در این راستا، مجموعه‌ای از آزمون‌های حرارتی و مکانیکی شامل DSC، DMA  و فشار تک‌محوره انجام شد تا تحولات حرارتی و مکانیزم‌های تغییر شکل این مواد شناسایی گردد. سپس یک چارچوب مادی پدیدارشناختی توسعه داده شد که در آن فاز نرم با مدل هایپرالاستیک هشت‌زنجیره‌ای و فاز سخت با ترکیبی از اجزای الاستیک، ویسکوپلاستیک و اصطکاکی توصیف شد. این مدل در محیط اجزای محدود ABAQUS/Explicit از طریق زیرروال VUMAT پیاده‌سازی و با داده‌های آزمایشگاهی در شرایط بارگذاری یکنواخت و چرخه‌ای اعتبارسنجی شد. نتایج نشان دادند که افزایش سهم فاز سخت موجب رفتار پلاستیکی قوی‌تر، اتلاف انرژی بیشتر و کاهش توانایی بازیابی در TPU می‌شود و رنش پسماند حتی در بلندمدت باقی می‌ماند. بر مبنای شناخت به‌دست‌آمده، امکان‌سنجی فرآیند نورد حالت جامد TPUها بررسی شد. نتایج آزمایش‌های نورد نشان داد که TPUها در دمای اتاق تغییر شکل دائمی کمی دارند، اما با افزایش دما و سرعت نورد می‌توان به نسبت‌های فروکاست بالاتر از ۵۰ درصد و تولید ورق‌هایی با کیفیت هندسی و سطحی مناسب دست یافت. در مجموع، این پژوهش ضمن ارائه بینش فیزیکی از مکانیزم‌های تغییر شکل TPU و توسعه یک چارچوب عددی اعتبارسنجی‌شده، شرایط لازم برای اجرای موفق فرآیند نورد ورق‌های TPU را تبیین کرده و گامی در جهت توسعه کاربردهای صنعتی این دسته از پلیمرها برداشته است.