Mechanical and fracture peculiarities of polypropylene-based functionally graded materials manufactured via injection molding / Akant Kumar Singh in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. XXXIV, N° 5 (11/2019)  

[article]  inINTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. XXXIV, N° 5 (11/2019) . - p. 573–585 Titre : Mechanical and fracture peculiarities of polypropylene-based functionally graded materials manufactured via injection molding Type de document : texte imprimé Auteurs : Akant Kumar Singh, Auteur ; Siddhartha, Auteur ; S. Yadav Année de publication : 2019 Article en page(s) : p. 573–585 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Composites à fibres de verre Matériaux -- Propriétés thermomécaniques Matériaux à gradient fonctionnel En science des matériaux, les matériaux à gradation fonctionnelle (MGF) peuvent être caractérisés par la variation progressive de la composition et de la structure sur le volume, entraînant des changements correspondants dans les propriétés du matériau. Les matériaux peuvent être conçus pour des fonctions et des applications spécifiques. Diverses approches basées sur le volume (traitement des particules), le traitement des préformes, le traitement des couches et le traitement par fusion sont utilisées pour fabriquer les matériaux fonctionnellement classés. Les unités structurales de base des MGF sont des éléments ou des ingrédients matériels représentés par maxel . Le terme maxel a été introduit en 2005 par Rajeev Dwivedi et Radovan Kovacevic au Research Center for Advanced Manufacturing (RCAM). Les attributs de maxel incluent l'emplacement et la fraction volumique des composants individuels du matériau. Un maxel est également utilisé dans le contexte des processus de fabrication additive (tels que la stéréolithographie , le frittage laser sélectif, la modélisation de dépôt par fusion, etc.) pour décrire un voxel physique (un portemanteau des mots "volume" et "élément"), qui définit la résolution de construction d'un processus de prototypage ou de fabrication rapide, ou la résolution d'une conception produite par de tels moyens de fabrication. Il existe de nombreux domaines d'application pour les MGF. Le concept est de réaliser un matériau composite en faisant varier la microstructure d'un matériau à un autre avec un gradient spécifique. Cela permet au matériau d'avoir le meilleur des deux matériaux. S'il s'agit d'une résistance thermique ou corrosive ou d'une malléabilité et d'une ténacité, les deux résistances du matériau peuvent être utilisées pour éviter la corrosion, la fatigue, la rupture et la fissuration par corrosion sous contrainte. La transition entre les deux matériaux peut généralement être approximée au moyen d'une série de puissances. L'industrie aéronautique et aérospatiale et l'industrie des circuits informatiques sont très intéressées par la possibilité de matériaux pouvant résister à des gradients thermiques très élevés. Ceci est normalement réalisé en utilisant une couche de céramique connectée à une couche métallique. La Direction des véhicules aériens a effectué un test de flexion quasi-statique d'échantillons de titane / borure de titane classés fonctionnellement, qui peut être vu ci-dessous. Le test était corrélé à l'analyse par éléments finis (FEA) en utilisant un maillage quadrilatère avec chaque élément ayant ses propres propriétés structurelles et thermiques. Le programme de recherche stratégique sur les matériaux et processus avancés (AMPSRA) a effectué une analyse sur la production d'un revêtement de barrière thermique à l'aide de Zr02 et NiCoCrAlY. Leurs résultats se sont révélés efficaces, mais aucun résultat du modèle analytique n'est publié. La traduction du terme qui se rapporte aux procédés de fabrication additive a ses origines au RMRG (Rapid Manufacturing Research Group) à l'Université de Loughborough au Royaume-Uni . Le terme fait partie d'une taxonomie descriptive de termes se rapportant directement à divers détails relatifs aux procédés de fabrication additifs CAD - CAM , établis à l'origine dans le cadre des recherches menées par l'architecte Thomas Modeen sur l'application des techniques susmentionnées dans le contexte de architecture. Le gradient du module élastique modifie essentiellement la ténacité à la rupture des contacts adhésifs. Des méthodes numériques ont été développées pour modéliser la réponse mécanique des MGF, la méthode des éléments finis étant la plus populaire. Initialement, la variation des propriétés du matériau a été introduite au moyen de rangées (ou colonnes) d'éléments homogènes, conduisant à une variation discontinue de type graduel des propriétés mécaniques. Plus tard, Santare et Lambros ont développé des éléments finis gradués fonctionnellement, où la variation des propriétés mécaniques a lieu au niveau de l'élément. Martínez-Pañeda et Gallego ont étendu cette approche aux logiciels commerciaux par éléments finis. [9] Les propriétés de contact de la FGH peuvent être simulées en utilisant la méthode des éléments limites (qui peut être appliquée à la fois aux contacts non adhésifs et adhésifs). Polypropylène Index. décimale : 668.4 Plastiques, vinyles Résumé : This research presents the investigation of mechanical and thermal characteristics as well as fracture toughness of Polypropylene (PP) based functionally graded materials (FGMs) and compares them vis-a-vis PP based homogeneous composites and neat PP. FGMs and homogeneous composites are fabricated with 15 wt.% and 30 wt.% glass fiber-reinforced PP. The gradient of fiber distribution in functionally graded materials is verified by scanning electron microscope analysis and ignition loss test. Findings of this work reveal that FGMs outperform neat PP and homogeneous composites. Tensile, flexural and compression strength of FGMs are found to be better as compared to neat PP and homogeneous composites. Fracture toughness and thermal conductivity are also found higher for FGMs. The performance of fabricated composites is optimized by using the VlseKriterijuska Optimizacija I Komoromisno Resenje (VIKOR) method. Note de contenu : - EXPERIMENTAL DETAILS : Injection mold fabrication - Fabrication of the specimens - Methodology to verify the gradation in FGMs specimen - Physical, thermo-mechanical and fracture characterization - PERFORMANCE OPTIMIZATION OF COMPOSITES USING VIKOR METHOD - RESULTS AND DISCUSSION : Experimental verification of gradation in FGM specimens by SEM analysis - Experimental verification of gradation in FGM specimens by ignition loss test - Density and void fraction of FFMs and homogeneous composites - Mechanical peculiarities of FGMs and homogeneous composites - Fracture toughness of FGMs and homogeneous composites - Thermal conductivity of FGMs and homogeneous composites - Performance ranking of the composites using VIKOR method DOI : https://doi.org/10.3139/217.3784 En ligne : https://drive.google.com/file/d/17tGQGFdWhOBp6LecgZYYV-LV3E6Oas89/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=33620 [article]

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A novel technique for manufacturing polypropylene based functionally graded materials / Akant Kumar Singh in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. XXXIII, N° 2 (05/2018)  

[article]  inINTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. XXXIII, N° 2 (05/2018) . - p. 197-205 Titre : A novel technique for manufacturing polypropylene based functionally graded materials Type de document : texte imprimé Auteurs : Akant Kumar Singh, Auteur Année de publication : 2018 Article en page(s) : p. 197-205 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Composites à fibres de verre Essai de dureté Matériaux -- Propriétés fonctionnelles Mesure Microscopie électronique à balayage Polypropylène Thermoplastiques Une matière thermoplastique désigne une matière qui se ramollit (parfois on observe une fusion franche) d'une façon répétée lorsqu'elle est chauffée au-dessus d'une certaine température, mais qui, au-dessous, redevient dure. Une telle matière conservera donc toujours de manière réversible sa thermoplasticité initiale. Cette qualité rend le matériau thermoplastique potentiellement recyclable (après broyage). Cela implique que la matière ramollie ne soit pas thermiquement dégradée et que les contraintes mécaniques de cisaillement introduites par un procédé de mise en forme ne modifient pas la structure moléculaire. Index. décimale : 668.4 Plastiques, vinyles Résumé : This article proposes a first of its kind manufacturing route to fabricate thermoplastic based functionally graded materials (FGMs). FGMs and homogeneous composites are fabricated by means of an especially designed mold and a punch. The punch acts as an integral rotating member of the mold and has a cavity where the material is filled to produce the desired samples. The punch rotates at 1 800 min−1 for two minutes to create deliberate segregation of fibers towards the periphery of the punch cavity. Polypropylene filled with 15 wt% and 30 wt% glass fibers is used to fabricate FGMs and homogeneous composites. Unfilled Polypropylene is also fabricated for comparative study. Gradation in FGM is verified by scanning electron microscopy (SEM) analysis and Shore D hardness measured in four different zones of the fabricated specimens. Gradation in FGM is also verified by ignition loss test method. It is observed from SEM that fibers tend to conglomerate towards the circumference due to inherent effects of centrifugal force. The hardness of FGMs is found to be high as compared to homogeneous composites. This route shows a promising potential for fabrication of thermoplastics based FGMs which otherwise are difficult to make because of their rapid solidifying characteristics. Note de contenu : - PHILOSOPHY OF MANUFACTURING : Experimental details - FGMs specimen preparation - METHODOLOGY TO VERIFY THE GRADATION IN FGMS SPECIMEN - RESULTS AND DISCUSSION : Experimental verification of gradation in FGMs specimen by SEM analysis - Experimental verification of gradation in FGM's specimen by hardness measurement - Experimental verification of gradation in FGMs specimen by ignition loss test DOI : 10.3139/217.3449 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1VgCDoy3w9u1GqL97Hn2q1OWec1hbXjXQ/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=30568 [article]

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Repercussion of cenosphere filler size on mechanical and dry sliding wear peculiarity of glass fiber-reinforced polyester composites using Taguchi analysis and neural network / Akant Kumar Singh in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. XXX, N° 3 (07/2015)  

[article]  inINTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. XXX, N° 3 (07/2015) . - p. 403-421 Titre : Repercussion of cenosphere filler size on mechanical and dry sliding wear peculiarity of glass fiber-reinforced polyester composites using Taguchi analysis and neural network Type de document : texte imprimé Auteurs : Akant Kumar Singh, Auteur Année de publication : 2015 Article en page(s) : p. 403-421 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Analyse de variance En statistique, l'analyse de la variance (terme souvent abrégé par le terme anglais ANOVA : ANalysis Of VAriance) est un ensemble de modèles statistiques utilisés pour vérifier si les moyennes des groupes proviennent d'une même population. Les groupes correspondent aux modalités d'une variable qualitative (p. ex. variable : traitement; modalités : programme d'entrainement sportif, suppléments alimentaires ; placebo) et les moyennes sont calculés à partir d'une variable continue (p. ex. gain musculaire). Ce test s'applique lorsque l'on mesure une ou plusieurs variables explicatives catégorielles (appelées alors facteurs de variabilité, leurs différentes modalités étant parfois appelées "niveaux") qui ont de l'influence sur la loi d'une variable continue à expliquer. On parle d'analyse à un facteur lorsque l'analyse porte sur un modèle décrit par un seul facteur de variabilité, d'analyse à deux facteurs ou d'analyse multifactorielle sinon. (Wikipedia) Cénosphères Charges (matériaux) Composites à fibres de verre Composites à fibres de verre -- Propriétés mécaniques Plan d'expérience Polyesters Réseaux neuronaux (informatique) Taguchi, Méthodes de (Contrôle de qualité) Tribologie (technologie) Index. décimale : 668.4 Plastiques, vinyles Résumé : Filler plays a significant role in determining the properties and behavior of particulate composites. In this experimental study, mechanical and tribological behaviors of sub-micron size cenospheres filled glass-polyester composites are investigated. Cenospheres and glass fiber-reinforced polyester composites are prepared by hand lay-up technique. Composites are fabricated by filling 10 wt.% and 20 wt.% of 800 nm and 200 nm size of cenosphere filler particulate respectively along with 40 wt.% of glass fiber. Glass polyester composite without filler is also prepared for proportional analysis. A series of dry sliding wear test are conducted on a pin-on-disc machine with three sliding velocities of 1.57, 2.62 and 3.66 m/s under three different normal loading of 20, 25 and 40 N for three sliding distances of 1000, 2500 and 4000 m respectively. A statistics-based design of experiments approach is used by using Taguchi's orthogonal arrays. Results reveal that mechanical properties and wear resistance of the composites increase with a decrease in the particle size. Artificial neural network (ANN) approach is also applied to the friction and wear data for subsequent validation. Finally, optimal factor settings are determined using genetic algorithm (GA). Note de contenu : - EXPERIMENTAL DETAILS : Specimen preparation - Dry sliding wear test apparatus - Mechanical characterization - Experiment design - RESULTS AND DISCUSSION : Effect of cenosphere filler size and filler loading on the void fraction of composites - Friction and wear properties of sub-micron size cenospheres filled glass-polyester composites under steady-state condition - Taguchi experimental analysis - ANN prediction for specific wear rate - SURFACE MORPHOLOGY - ANOVA AN THE EFFECTS OF FACTORS - CONFIRMATION EXPERIMENT DOI : 10.3139/217.3077 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1-iN3w8OYOCtOdjveUhwFY6MRWawHhcFe/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=24336 [article]

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