A literature survey on fatigue analysis approaches for rubber

Mars, W. V.; Fatemi, Ali

doi:10.1016/s0142-1123(02)00008-7

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“…Fatigue fracture of tough hydrogels, however, has remained unexplored. This lack of information on fatigue fracture of tough hydrogels hinders their further development, knowing that fatigue fracture is a critical mode of failure of all other tough materials, including metals, plastics, elastomers and composites [26][27][28][29][30][31][32][33][34].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Fatigue fracture of tough hydrogels

Bai

Yang

Tang

et al. 2017

Extreme Mechanics Letters

217

182

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Abstract:Tough hydrogels of many chemical compositions have been developed in recent years, but their fatigue fracture has not been studied. The lack of study hinders further development of hydrogels for applications that require long lifetimes under cyclic loads. Examples include tissue engineering, soft robots, and stretchable electronics. Here we study the fatigue fracture of a polyacrylamide-alginate tough hydrogel. We find that the stress-stretch curve changes cycle by cycle, and reaches a steady state after thousands of cycles. The threshold for fatigue fracture is about 53 J/m 2 , much below the fracture energy (~10,000 J/m 2 ) measured under monotonic load. Nonetheless, the extension of crack per cycle in the polyacrylamide-alginate tough hydrogel is much smaller than that in a single-network polyacrylamide hydrogel.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Fatigue fracture of tough hydrogels

Bai

Yang

Tang

et al. 2017

Extreme Mechanics Letters

217

182

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“…Nevertheless, NR is often used in engineering applications for its great properties in fatigue such as long fatigue life, even at large strain. [9][10][11] The mechanical properties of NR in fatigue have been thoroughly studied, [12][13][14][15] but studies on the evolution of SIC during fatigue testing of NR are very rare, even though it is often accepted that its remarkable macroscopic fatigue properties are closely related to SIC (see, for example, Saintier et al 16 for the effect of positive loading ratio). This lack of investigation is mainly due to the typical frequencies of fatigue tests (1 Hz or more), which are not compatible with the long time acquisition required by X-ray diffraction measurements (from a few seconds to an hour).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Characteristics of Strain-Induced Crystallization in Natural Rubber During Fatigue Testing: In Situ Wide-Angle X-Ray Diffraction Measurements Using Synchrotron Radiation

Beurrot-Borgarino

Huneau

Verron

et al. 2014

Rubber Chemistry and Technology

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cuta, et al.. Characteristics of strain-induced crystallization in natural rubber during fatigue testing: in situ wide-angle x-ray diffraction measurements using synchrotron radiation. Rubber Chemistry and Technology, American Chemical Society, 2014, 87 (1), pp.184-196. 10 ABSTRACTStrain-induced crystallization of carbon black-filled natural rubber is investigated by wide-angle X-ray diffraction (WAXD) during in situ fatigue tests using synchrotron radiation. Thanks to an original experimental method, we measure the evolution with the number of cycles of: (i ) the index of crystallinity, both (ii ) size and (iii ) orientation of the crystallites, and finally (iv) the lattice parameters. It is shown that when the minimum stretch ratio of the fatigue test is lower than the onset of melting of the crystallites, then the index of crystallinity and the size of the crystallites decrease, whereas they increase when the minimum stretch ratio is higher than the onset of melting. For all the fatigue tests, the misorientation of the crystallites slightly decreases and the lattice parameters remain constant with the number of cycles.

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“…Basicamente, a análise de falha de um componente estrutural pode ser dividida em duas etapas: nucleação de uma trinca e propagação da trinca [1]. Atribui-se à mecânica do dano o estudo da primeira etapa, a nucleação da trinca, enquanto que a mecânica da fratura avalia a etapa de propagação da trinca até sua ruptura total.…”

Section: Introductionunclassified

Avanços Na Análise De Fadiga De Compostos De Borracha

Ozelo¹,

Sollero²,

Costa³

2014

Anais Do XXII Simpósio Internacional De Engenharia Automotiva

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RESUMOEste artigo tem como objetivo abordar o tema da fadiga em compostos de borracha, detalhar as teorias, equações e conceitos teóricos, destacando os recentes avanços. Pesquisas aplicadas e validações experimentais serão apresentadas de modo a exemplificar o uso dos métodos e técnicas adotadas. Em particular, será enfatizada a aplicação destas técnicas no desenvolvimento de pneus. Basicamente, a análise de falha pode ser separada em dois estágios: a nucleação e o crescimento de uma trinca. A mecânica do dano é a área de estudo responsável por analisar o estágio de nucleação da trinca, enquanto que a mecânica da fratura avalia a propagação da trinca até o colapso total da estrutura. A mecânica configuracional e a abordagem do plano crítico vêm sendo aplicadas nos últimos anos para análise de dano em compostos de borracha. Ambas as abordagens apresentam bons resultados na validação experimental considerando carregamentos multiaxiais de fadiga. Para simular a propagação da trinca em elastômeros existem alguns métodos numéricos para determinar o percurso de propagação na estrutura, exemplificados neste trabalho. Este tipo de análise visa identificar os pontos críticos na estrutura e evitar falhas catastróficas. INTRODUÇÃOO comportamento reológico dos compostos de borracha e sua capacidade de suportar altas deformações sem apresentar plasticidade ou ruptura, fazem com que este tipo de material seja ideal para aplicações, tais como: pneus, isoladores de vibração, correias e transmissão, amortecedores de impacto, artigos médicos, calçados, dentre outros.Aplicados em conjunto com outros componentes estruturais, os compostos de borracha precisam ser submetidos a ensaios exaustivos de durabilidade e integridade antes de serem transformados em produtos pela indústria e chegarem ao consumidor final. A realização destes ensaios experimentais alonga de forma significativa o tempo e o custo de desenvolvimento de um produto, algumas vezes exigindo um grande número de protótipos.A modelagem numérica tem auxiliado muito neste sentido, com o desenvolvimento de modelos preditivos capazes de entender comportamentos mecânicos, avaliar processabilidade, estimar a integridade estrutural e a vida em fadiga, dentre outras características essências para a produção e homologação de um novo produto.

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A literature survey on fatigue analysis approaches for rubber

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Fatigue fracture of tough hydrogels

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