Experimental and Numerical Evaluation of the Fundamental Natural ‎Frequency of a Spherical Core Sandwich Structure.‎

  مقدمة: الهدف من هذه الدراسة هو التحقق من تأثير متغيرات العوامل الجيومترية عدديا وتجريبيا على خاصية التردد الطبيعي لألواح ساندويج ذات قلب كروي . هذه الالواح مصنعة بطريقة أبتكارية بواسطة أستخدام شمع النحت التعليمي . العوامل الجيومترية هي قطر الكرة وسمك الوجه والمسافة بين الكرات. طرق العمل: طبقا لمنهجية استجابة السطوح - تصميم التجارب تم تصميم 15 عينة وفق طريقة بوكس-بيهنكن  وأعتمادا على الظروف التجريبية لحدود قيم كل متغير. المادة الأساس في الصب هي البوليستر الغير مشبع . الطول الفعال لجميع العينات المصنعة كان ثابتا بقيمة 20 سم. تم تقييم التردد الطبيعي عدديا باستخدام نظرية العناصر المحددة وعمليا باستخدام الاختبار المشروط  وحساب الفارق بينهما. تأثير المتغيرات الجيومترية تم تحليلها بأستخدام نظرية تحليل التباين الإحصائية. الأستنتاجات: بينت هذه الدراسة فهما جيدا لتأثير المتغيرات الجيومترية لألواح ساندويج ذات قلب كروي عل خاصية التردد الطبيعي. النتائج العملية والعددية بينت  فارقا في القيم لم يتجاوز 15% أما النتائج الإحصائية فبينت ان المسافة بين الكرات كان لها تاثير كبير جدا ورئيسي على جميع المتغيرات الجيومترية الأخرى. سمك الوجه وقطر الكرة كان لهما تاثير أقل وفقا الى تلك البيانات.Background: This study investigates the effect of the variation of the geometrical factors on the fundamental natural frequency of the novel spherical core sandwich structure numerically and experimentally.  These novel structure are made up by using carving wax. The geometrical factors are diameter of sphere, skin thickness and spacing between spheres. Materials and Methods: Fifteen specimens according to response surface methodology - design of experiments  and using Box-Behnken method were manufactured from unsaturated polyester material with different geometry while maintaining a 20 cm effective length. The fundamental natural frequency was evaluated according to two methods numerically by using finite element analysis and experimentally by using the modal test. ANOVA statistical analysis was used to evaluate the effect of the geometrical factors on the natural frequency Results: The results show that the discrepancy between these methods was less than 15%. The spacing between the spheres was a dominant factor that influence the fundamental natural frequency. The sphere diameter is a less dominant factor while the skin thickness has a minor influence on the fundamental natural frequency of the spherical core sandwich structure. Conclusions: This study provides a better understanding of the influence of the geometrical properties of the structure on the fundamental natural frequency. The most influential factor on the fundamental natural frequency is the spacing between the spheres while The diameter of the sphere has less influence, while the skin thickness has a minor effect on the fundamental natural frequency

Numerical and Experimental Investigation of Nano zinc Oxide's Effect on the Mechanical Properties of Chloroprene and Natural Rubber (CR/NR) Composites

Nanocomposites, especially natural rubber (NR), have been extensively studied for their unique features and superior performance in tire applications. The present research investigated the impact of zinc oxide nanoparticles (ZnO) on the performance of typical rotary machine seals made of chloroprene rubber / natural rubber (CR/NR) composites. An ordinary standard rubber two-roll mill and hydraulic press were used to prepare high-temperature vulcanized CR/NR samples filled with ZnO nanoparticles. Tensile strength, tear resistance, abrasion resistance, resilience, and hardness were measured to determine the effects of nanoparticles on these physical and mechanical properties. Based on the various hyperelastic modeling schemes, enhancement in multiple characteristics of the control sample, such as overhaul properties, was observed. Furthermore, results show that increasing nanoparticle content in the vulcanisates increased the physicomechanical characteristics, such as hardness, resilience, tensile strength, and elastic Modulus at 200% strain. Moreover, hyperelastic analytical modeling shows that the differences with experimental results are less than 5%