Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths

Brittle nature and poor resistance in front of vibrational waves despite of good mechanical strength have limited widespread use of epoxy resins in industry. In current study a new combination of thermoplastic and particulate nanofiller is used as modifier to enhance simultaneously tensile strengths...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Rostamiyan, Y., Fereidoon, A.B.
Формат:	Стаття
Мова:	English
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2013
Назва видання:	Проблемы прочности
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112651
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths / Y. Rostamiyan, A.B. Fereidoon // Проблемы прочности. — 2013. — № 5. — С. 146-165. — Бібліогр.: 47 назв. — англ.

Репозиторії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-112651
record_format	dspace
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	English
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Rostamiyan, Y. Fereidoon, A.B. Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths Проблемы прочности
description	Brittle nature and poor resistance in front of vibrational waves despite of good mechanical strength have limited widespread use of epoxy resins in industry. In current study a new combination of thermoplastic and particulate nanofiller is used as modifier to enhance simultaneously tensile strengths and damping properties in first and second modes of epoxy-based nanocomposite. High impact polystyrene (HIPS) as thermoplastic phase and silica nanoparticles as particulate phases incorporately used to obtain ternary epoxy-based nanocomposite. In current study solution blending as dispersion mechanism is used to prepare homogenous mixture and brings good molecular level of mixing. Tensile and damping properties in first and second modes were the two different mechanical tests investigated in order to achieve higher toughness strengths without attenuating desired mechanical properties. Also central composite design is employed to present mathematical models for predict mechanical behaviors of epoxy/HIPS/silica nanocomposite as function of physical factors. The effective parameters investigated were HIPS, SiO₂, and hardener contents. Based on mathematical functions obtained from central composite design model, the genetic algorithm as one of powerful optimization tools is applied to find optimum values of mentioned mechanical properties. From the results it can be found that combination of HIPS and silica nanoparticles significantly increased tensile and damping strengths of epoxy resin up to 69, 42, and 91%, respectively. The morphology of fracture surface is also studied by scanning electron microscopy
format	Article
author	Rostamiyan, Y. Fereidoon, A.B.
author_facet	Rostamiyan, Y. Fereidoon, A.B.
author_sort	Rostamiyan, Y.
title	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths
title_short	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths
title_full	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths
title_fullStr	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths
title_full_unstemmed	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths
title_sort	preparation, modeling, and optimization of mechanical properties of epoxy/hips/silica hybrid nanocomposite using combination of central composite design and genetic algorithm. part 1. study of damping and tensile strengths
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112651
citation_txt	Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths / Y. Rostamiyan, A.B. Fereidoon // Проблемы прочности. — 2013. — № 5. — С. 146-165. — Бібліогр.: 47 назв. — англ.
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT rostamiyany preparationmodelingandoptimizationofmechanicalpropertiesofepoxyhipssilicahybridnanocompositeusingcombinationofcentralcompositedesignandgeneticalgorithmpart1studyofdampingandtensilestrengths AT fereidoonab preparationmodelingandoptimizationofmechanicalpropertiesofepoxyhipssilicahybridnanocompositeusingcombinationofcentralcompositedesignandgeneticalgorithmpart1studyofdampingandtensilestrengths
first_indexed	2023-10-18T20:23:16Z
last_indexed	2023-10-18T20:23:16Z
_version_	1796149848991334400
spelling	irk-123456789-1126512020-12-17T15:31:51Z Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths Rostamiyan, Y. Fereidoon, A.B. Научно-технический раздел Brittle nature and poor resistance in front of vibrational waves despite of good mechanical strength have limited widespread use of epoxy resins in industry. In current study a new combination of thermoplastic and particulate nanofiller is used as modifier to enhance simultaneously tensile strengths and damping properties in first and second modes of epoxy-based nanocomposite. High impact polystyrene (HIPS) as thermoplastic phase and silica nanoparticles as particulate phases incorporately used to obtain ternary epoxy-based nanocomposite. In current study solution blending as dispersion mechanism is used to prepare homogenous mixture and brings good molecular level of mixing. Tensile and damping properties in first and second modes were the two different mechanical tests investigated in order to achieve higher toughness strengths without attenuating desired mechanical properties. Also central composite design is employed to present mathematical models for predict mechanical behaviors of epoxy/HIPS/silica nanocomposite as function of physical factors. The effective parameters investigated were HIPS, SiO₂, and hardener contents. Based on mathematical functions obtained from central composite design model, the genetic algorithm as one of powerful optimization tools is applied to find optimum values of mentioned mechanical properties. From the results it can be found that combination of HIPS and silica nanoparticles significantly increased tensile and damping strengths of epoxy resin up to 69, 42, and 91%, respectively. The morphology of fracture surface is also studied by scanning electron microscopy Значительная хрупкость и низкие характеристики сопротивления волновым нагрузкам, несмотря на высокую механическую прочность, обусловили недостаточно широкое промышленное применение эпоксидных смол. В работе используется новое сочетание термопластичных и дисперсных нанонаполнителей в качестве модификатора для одновременного повышения прочности на разрыв и демпфирующих свойств нанокомпозита на эпоксидной основе при нагружении по первой и второй моде. Для получения трехкомпонентного нанокомпозита на эпоксидной основе используются ударопрочный полистирол в качестве термопластичной фазы и наночастицы из кремнезема в качестве дисперсной фазы. Для реализации дисперсионного механизма применяется метод перемешивания раствора для приготовления однородной смеси, обеспечивающий адекватное перемешивание на молекулярном уровне. Прочность на разрыв и демпфирующие свойства материала при его нагружении по первой и второй моде оценивали при проведении двух различных механических испытаний с целью достижения более высокой прочности и ударной вязкости без ухудшения требуемых механических свойств. При создании математических моделей для прогнозирования механического поведения нанокомпозита из эпоксидной смолы, ударопрочного полистирола и кремнезема как функции физических факторов используется центральный композиционный план. В качестве эффективных параметров исследовалось процентное содержание ударопрочного полистирола, кремнезема и эпоксидного отвердителя. На основе математических функций, полученных с помощью модели центрального композиционного плана, был использован генетический алгоритм, как одно из мощных средств оптимизации, для определения оптимальных значений механических свойств. Полученные результаты показывают, что сочетание наночастиц ударопрочного полистирола с кремнеземом значительно увеличивает предел прочности на разрыв и характеристики демпфирования эпоксидной смолы на 69, 42 и 91% соответственно. Морфологию поверхностей разрушения изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа Значна крихкість і низькі характеристики опору хвильовій напрузі, незважаючи на високу механічну міцність, обумовили недостатньо широке промислове використання епоксидних смол. Використовується нове поєднання термопластичних і дисперсних наповнювачів як модифікатора для одночасного підвищення міцності на розрив і демпфірувальних властивостей нанокомпозита на епоксидній основі при навантаженні за першою і другою модою. Для отримання трикомпонентного нанокомпозита на епоксидній основі використовуються удароміцний полістирол як термопластична фаза і наночастинки з кремнезему як дисперсна фаза. Для реалізації дисперсійного механізму використовується метод перемішування розчину для приготування однорідної суміші, що забезпечує адекватне перемішування на молекулярному рівні. Міцність на розрив і демпфірувальні властивості матеріалу при його навантаженні за першою і другою модою оцінювали при проведенні двох різних механічних випробувань із метою досягнення більш високої міцності й ударної в’язкості без погіршення необхідних механічних властивостей. При розробці математичних моделей для прогнозування механічної поведінки нанокомпозита з епоксидної смоли, удароміцного полістирола і кремнезему як функції фізичних чинників використовується центральний композиційний план. За ефективні параметри брали процентний вміст удароміцного полістирола, кремнезему й епоксидного затверджувача. На основі математичних функцій, отриманих за допомогою моделі центрального композиційного плану, було використано генетичний алгоритм, як один із потужних засобів оптимізації, для визначення оптимальних значень механічних властивостей. Отримані результати свідчать, що поєднання наночастинок удароміцного полістирола з кремнеземом значно збільшує границю міцності на розрив і характеристики демпфірування епоксидної смоли на 69, 42 і 91% відповідно. Морфологію поверхонь руйнування вивчали за допомогою сканувального електронного мікроскопа. 2013 Article Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths / Y. Rostamiyan, A.B. Fereidoon // Проблемы прочности. — 2013. — № 5. — С. 146-165. — Бібліогр.: 47 назв. — англ. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112651 539.4 en Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України

Preparation, Modeling, and Optimization of Mechanical Properties of Epoxy/HIPS/Silica Hybrid Nanocomposite Using Combination of Central Composite Design and Genetic Algorithm. Part 1. Study of Damping and Tensile Strengths

Репозиторії

Схожі ресурси