تحلیل ارتعاشات، پایداری و میرایی ویسکو الاستیک فنر هوایی تقویت شده با نانو ذرات و ساخت یک نمونه

سیستم های عایق سازی ارتعاش که در آن ها از فنر هوایی استفاده می شود، دارای سه قسمت می باشند: فنر هوایی، مخزن ذخیره هوا و لوله رابط بین فنر هوایی و مخزن ذخیره. به منظور بررسی رفتار ارتعاشی و میرایی سیستم عایق سازی ارتعاش در برگیرنده فنر هوایی، در تحقیق حاضر مدل تحلیلی غیر خطی بر مبنای روابط ترمودینامیک و مکانیک سیالات، استخراج می گردد. معادلات دیفرانسیل غیرخطی بدست آمده توسط نرم افزار mathematica به صورت عددی حل می شوند. نتایج بدست آمده از مدل غیر خطی مطابقت قابل قبولی با نتایج موجود در برگه مشخصات فنی فنر هوایی از خود نشان می دهند. سپس بر اساس مدل ارائه شده قابلیت انتقال، سفتی و میرایی سیستم مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه از بسط سری تیلور به منظور خطی سازی معادلات غیر خطی استفاده خواهد شد و نتایج حاصل از خطی سازی بوسیله معادلات غیر خطی تایید می شود. در ادامه با تعریف پارامتر های بدون بعد مناسب معادلات خطی بدست آمده بر اساس نسبت فرکانس تحریک به فرکانس طبیعی فنر هوایی بی بعد می شوند تا بتوان از نتایج حاصل برای انواع فنر های هوایی استفاده کرد. فنر هوایی شامل بالشتک لاستیکی تقویت شده توسط الیاف می باشد. بررسی اثر الیاف به دلیل غیر خطی بودن رفتار فنر هوایی به صورت تحلیلی امکان پذیر نمی باشد. بدین جهت در بخش دوم مدل سازی به منظور بررسی اثر جنس و زاویه الیاف بر روی ظرفیت بارپذیری، سفتی و فرکانس طبیعی فنر هوایی از نرم افزار المان محدود غیر خطی abaqus استفاده می شود. عمر خستگی فنر هوایی اغلب وابسته به عمر خستگی بالشتک کامپوزیتی آن می باشد. شکست ناشی از خستگی معمولا از لایه لاستیکی داخلی فنر هوایی شروع می شود. در راستای افزایش عمر خستگی در این تحقیق با استفاده از نانو خاک رس، آمیزه های نانو کامپوزیتی بر پایه لاستیک nr/br تهیه می شود و خواص مکانیکی و عمر خستگی آن ها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از آزمون خواص کششی نشان می دهند که با افزایش نانو رس ضریب ارتجاعی افزایش و استحکام کششی و کشش در نقطه پارگی کاهش می یابند. عمر خستگی آمیزه حاوی 3 phr نانو رس به میزان 37/33 درصد و آمیزه حاوی 5 phr نانو رس به میزان 34/57 درصد نسبت به آمیزه فاقد نانو رس افزایش یافته است در حالی که عمر خستگی آمیزه حاوی 7 phr نانو رس به میزان 33/14 درصد کاهش داشته است.