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Análisis Experimental y Teórico de las Características Dependientes de la Frecuencia y la Temperatura en Materiales Viscoelásticos Utilizando Series de Prony

Autores: Aslan, Gökhan; Aktürk, Nizami

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis Experimental y Teórico de las Características Dependientes de la Frecuencia y la Temperatura en Materiales Viscoelásticos Utilizando Series de Prony


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Estudio
Materiales elastoméricos viscoelásticos
Coeficientes de la serie de Prony
Análisis Mecánico Dinámico
Temperatura
Frecuencia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investiga de manera integral las propiedades viscoelásticas dependientes de la frecuencia y la temperatura de dos materiales elastoméricos, centrándose en la comparación entre los resultados experimentales y los modelos teóricos derivados de los coeficientes de la serie de Prony. Se realizó un Análisis Mecánico Dinámico (DMA) a lo largo de un amplio rango de temperaturas de 0 a 100 grados C y un rango de frecuencias de 0.1 a 100 Hz para generar datos del módulo de almacenamiento y del módulo de relajación para ambos materiales. Se llevaron a cabo pruebas de relajación a 25 grados C para caracterizar aún más el comportamiento dependiente del tiempo. Se aplicó la Superposición Tiempo-Temperatura (TTS) a los factores de desplazamiento resultantes utilizados para ajustar tanto las ecuaciones de Williams-Landel-Ferry (WLF) como las de Arrhenius. Además, se realizaron pruebas de barrido sinusoidal a 0 grados C, 25 grados C, 50 grados C y 80 grados C, con frecuencias que oscilan entre 1 Hz y 1000 Hz, para determinar experimentalmente las frecuencias naturales de los elastómeros. Los hallazgos demuestran que los coeficientes de la serie de Prony derivados de los datos del módulo de almacenamiento ofrecen una predicción más precisa de la respuesta viscoelástica y las frecuencias naturales en comparación con los derivados de los datos del módulo de relajación. Los datos del módulo de almacenamiento coinciden estrechamente con las frecuencias naturales observadas experimentalmente, mientras que los datos del módulo de relajación exhiben mayores desviaciones, particularmente a temperaturas más altas. El estudio también revela un comportamiento dependiente de la temperatura, donde el aumento de la temperatura reduce la rigidez de los materiales, lo que lleva a frecuencias naturales más bajas. Este análisis integral destaca la importancia de seleccionar técnicas de modelado y fuentes de datos apropiadas, particularmente al predecir respuestas dinámicas bajo condiciones de temperatura y frecuencia variables.

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