Návrh a validace metod pro komplexní charakterizaci hyperelastických vlastností elastomerů

Abstract

Dizertační práce a výzkum provedený v průběhu doktorského studia se zaměřuje na nalezení řešení v oblasti získání přesných materiálových konstant, v případě, že je k dispozici pouze omezený soubor dat k charakterizaci hyperelastických materiálů. Na začátku práce je zdůrazněna závažnost výše zmíněného problému skrze výsledky experimentů. Datové soubory z testování hyperelastických materiálů byly vyhodnoceny na několika materiálových modelech za použití dvou různých metod pro určení hyperelastických konstant. Nepřesnost určení konstant při využití dat pouze z měření jednoosého tahu byla jasně prokázána. V další fázi výzkumu, bylo navrženo předběžné řešení tohoto problému, a to ve formě generování druhého souboru dat (dvouosý tah) z dostupných dat pro jednoosý tah. Předmětem výzkumu tedy bylo stanovení vhodné metody pro generování druhého datového souboru. Pro prvotní testování byla pro toto generování zvolena exponenciální funkce. Mimo drobné nesrovnalosti, byly výsledky této metody slibné. Dalším krokem řešení bylo v nalezení přesnější funkce pro generovaná biaxiálních dat. V rámci této metody se křivka pro dvouosý tah rozdělila na dva segmenty, přičemž každý segment byl řešen odděleně. Byla získána data, která blízce připomínala skutečný biaxiální datový soubor. Avšak tato metoda vykazovala vážné nedostatky, jako je například nekompatibilita jednotek generovaných dat a nedostatečný počet dat v druhém segmentu. Z těchto důvodů nebyla tato metoda dále použita. Finální experimenty byly provedeny se šesti různými elastomery. Ty se lišily základním materiálem kaučukové směsi a dalšími složkami, což se projevilo v různorodosti jednoosých i dvouosých dat. Shoda generovaných dat se skutečným dvouosým tahem, byla statisticky testována. Pro testování, byl zvolen interval spolehlivosti 95 %, a ve většině případů, byla shoda potvrzena. Pro situace, ve kterých se výsledky lišily, bylo navrženo upravení intervalu spolehlivosti, což bylo odůvodněno hyperelastickými vlastnostmi materiálů. V závěru práce je přínos výsledků ověřen při určení materiálových konstant pro Mooney-Rivlinův hyperelastický model.