Finite element-based micromechanical modelling of phase interactions in filler reinforced elastomers
基于有限元的填料增强弹性体中相相互作用的微机械建模
基本信息
- 批准号:196288536
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2011
- 资助国家:德国
- 起止时间:2010-12-31 至 2014-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The performance of elastomer components such as tires, seals or bearings is significantly enhanced by the addition of filler particles leading to an increased stiffness of vulcanized compounds and an improvement of mechanical properties such as tensile and breaking strength, abrasion resistance and hardness. The influence of the fillers on the characteristic material behaviour significantly depends on the size and geometric form of the filler aggregates which vary under mechanical loading. Further important aspects are e.g. the surface activity and roughness of the fillers, the breakage and reformation of filler-filler bonds and the degree of interpenetration and pore-space filling between filler and polymer. Including these physical properties into a computational model at the micro scale we aim at a better understanding of phase interactions in filler reinforced elastomers. An advantage of the present finite element-based approach is its computational efficiency coupled with the possibility to study the influence of the abovementioned important physical parameters on the dynamic-mechanical material behaviour. Special attention is devoted to the formation of glassy bridges and bound rubber around the filler surface. Considering the glass transition temperature as a function of the distance to the filler surface the mechanical behaviour of the filler network can be well described. This step is crucial to estimate the dynamic-mechanical, the damage and finally the long-term behaviour of new rubber compounds.
弹性体组件(例如轮胎,密封或轴承)的性能通过添加填充颗粒可显着增强,从而导致硫化化合物的刚度增加,并改善机械性能,例如拉伸强度和破坏强度,耐磨性,耐磨性和硬度。填充剂对特征材料行为的影响显着取决于在机械载荷下变化的填料聚集体的大小和几何形式。进一步的重要方面是例如填充物的表面活性和粗糙度,填充键的断裂和改革以及填充物和聚合物之间的互穿和孔隙空间填充程度。将这些物理特性包括在微尺度上的计算模型中,我们旨在更好地了解填充弹性体中的相位相互作用。目前基于有限元的方法的一个优点是其计算效率以及研究上述重要物理参数对动态机械材料行为的影响的可能性。特别注意玻璃桥的形成和填充表面周围的橡胶。可以很好地描述玻璃过渡温度与填充表面的距离的函数,可以很好地描述填充网络的机械行为。此步骤对于估计动态机械,损害和最终的长期行为至关重要。
项目成果
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