بررسی رفتار هیدروژل‌های حساس به دما با در نظر گرفتن خواص تابعی هدفمند

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک-طراحی کاربردی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشگاه تهران-مهندسی مکانیک

doi
10.22060/mej.2019.16172.6294
چکیده

هیدروژل ها  شبکه ى پلیمرى ٣ بعدى هستند که به اعمال  تحریک هاى خارجی به شدت پاسخ داده و متورم می شوند. جهت مطالعه رفتار مکانیکی این مواد حین تغییردما، یک تابع انرژى کرنشی متشکل از دو بخش انرژى کشیدگی شبکه و انرژى ترکیب درنظر گرفته شده است. با توجه به تغییر مشخصات  هیدروژل هاى تابعی-هدفمند حساس به دما درراستاى ضخامت، حل  نیمه تحلیلی براى خمش این مواد درشرایط کرنش- صفحه اى ارائه گردیده است. جهت صحت سنجی روش نیمه تحلیلی ارائه شده، از روش اجزاء محدود در  نرم افزار آباکوس با نوشتن زیربرنامه یوهایپر براى مدل ساختارى این مواد استفاده شده است. پس از  صحت سنجی کد یوهایپر در مسئله تورم آزاد ، چند مسئله با شرایط مختلف  بوسیله ى این دو روش مورد مقایسه قرار گرفتند؛ که مطابقت نتایج شعاع، تنش شعاعی و تنش مماسی حاصل از خمش تیر در این دو روش، دقت بالاى روش نیمه تحلیلی ارائه شده را نشان  می دهند. درنهایت با تغییر دما در بازه ٠٢٣ تا ٨٨٢ کلوین، میزان تغییرات دو فاکتور میزان زاویه خمیدگی و انحنا، که اهمیت بالایی در ساخت سنسورها و عملگرها دارند، را مورد مطالعه قرار  داده ایم. پیوستگی  تنش هاى شعاعی و مماسی در  هیدروژل هاى داراى خواص تابعی هدفمند، نسبت به ساختارهاى  چندلایه اى، منجر به کاربردهاى گسترده  این مواد  می شود.