12th GLOBAL CONGRESS ON MANUFACTURING AND MANAGEMENT, GCMM 2014
Finite Element analysis of jute and banana fibre reinforced hybrid
polymer matrix composite and optimization of design parameters
using ANOVA technique
Vishnu Prasada,*, Ajil Joya
, G. Venkatachalama
, S.Narayanana
, S.Rajakumarb
a
School of Mechanical and Building Science, VIT University, Vellore-632014, India. b
Department of Mechanical Engineering, Regional centre, Anna University, Tirunelveli.
Abstract
During last few years, the interest in using natural fibers as reinforcement in polymers has increased significantly.
Natural fibers are not only strong and lightweight but also relatively very cheap and bio-degradable. In this work, an investigation
is carried out on jute fiber, a natural fiber. Jute fiber has gained interest in the composite field due to its superior specific
properties compared to manmade synthetic fibers like glass, Kevlar, asbestos, etc. The present work describes the development
and characterization of natural fiber based composites consisting of jute fiber as reinforcement and hybrid resin consisting of
general purpose resin and cashew nut shell resin as matrix material. The composites are fabricated using hand lay-up technique.
The tensile strength is studied using experimental and numerical analysis. The nature of hybrid matrix at different composition is
also studied. The commercial Finite Element Analysis software ANSYS is used for numerical study.
© 2014 The Authors. Published by Elsevier Ltd.
Selection and peer-review under responsibility of the Organizing Committee of GCMM 2014.
Keywords: Natural fibre, hybrid matrix, finite element analysis.
1.Introduction
Jute and banana fibres, due to its ease of availability and increasing demand in environmental friendly materials,
marked its importance in composite engineering. Focus on natural fibres is increased as its cost is less when
compared to synthetic fibres which are petroleum based products. Natural fibre composites are manufactured using
natural or synthetic resin with reinforcement as natural fibres [1].
* Corresponding author. Tel.: 9745814385
E-mail address: vishnuprasad193@gmail.com
© 2014 Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license
(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/).
Selection and peer-review under responsibility of the Organizing Committee of GCMM 2014
Vishnu Prasad et al. / Procedia Engineering 97 ( 2014 ) 1116 – 1125 1117
High specific properties, low density, light in weight and renewable in source are its highlighting advantages [2-7].
Natural fibre reinforcement in traditional thermoplastic polymers finds its application in automobile industries.
Influence of surface treatment on natural fibres improves the interfacial bond between fibre and resin thereby
increases its mechanical properties [8-9]. For traditional fibre reinforced composites, even though it has advantages,
one of its main disadvantages is its disposal that causes environmental problems in disposal by incineration [10].
Some of the recent research works show that increase in fibre length and fibre volume fraction in composites
improves its mechanical properties [11-12]. Alkali treatment of jute and banana fibre reinforced composites with 5%
NaoH improves the mechanical properties of composites [13]. High level of moisture absorption, poor wettability,
inadequate adhesion and debonding are the main disadvantages of natural fibre reinforced composites. But the alkali
treatment of fibres reduces its disadvantages. Alkali treatment removes the lignin and hemicellulose content in the
fibre, also reduces the spiral angle so as to increase the molecular orientation thus increasing the elastic modulus of
fibre [14-16]. Improvement of interfacial bonding is important in improving mechanical properties [17-20]. Alkali
treatment provides finer fabric, increase crystallinity, reduction in amount of defects, superior bonding and reduced
moisture absorption [21].
2. Experimental
2.1 Fabrication method
Jute and banana fibre hybrid polymer matrix composite are manufactured separately in laboratory. Cashew Nut
Shell Resin Liquid [CNSL] is mixed with General purpose resin to get hybrid polymer and used as matrix for both
jute and banana fibre composites. Varying CNSL percentage in hybrid polymer from 5% to 40% is carried out to
fabricate composites so as to study the effect of the influence of CNSL in the hybrid polymer matrix composites.
Figure 1 shows the specimen prepared for experimental studies.
(a) (b)
Fig. 1. Jute fibre (a) and Banana fibre (b) made hybrid polymer matrix composites at varying CNSL % prepared.
Tensile test is conducted using Instron machine with strain rate of 2mm/min.
Figures 2-4 present the tensile test and specimens after failure.
1118 Vishnu Prasad et al. / Procedia Engineering 97 ( 2014 ) 1116 – 1125
Fig. 2. Testing of specimen in Instron machine
อุตสาหกรรมการผลิตที่ 12 GLOBAL ประชุมและการจัดการ GCMM 2014
การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ของปอกระเจาและกล้วยใยเสริมไฮบริด
คอมโพสิตลิเมอร์เมทริกซ์และการเพิ่มประสิทธิภาพของพารามิเตอร์การออกแบบ
โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ความแปรปรวน
นารายณ์ Prasada, *, Ajil Joya
กรัม Venkatachalama
, S.Narayanana
, S.Rajakumarb โรงเรียนวิศวกรรมและอาคารวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัย VIT, เวลลอ-632014, อินเดีย B ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล, ศูนย์ภูมิภาคมหาวิทยาลัย Anna Tirunelveli. บทคัดย่อในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาสนใจในการใช้เส้นใยธรรมชาติเป็นการเสริมแรงในพอลิเมอได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ. เส้นใยธรรมชาติที่ไม่เพียง แต่ที่แข็งแกร่งและมีน้ำหนักเบา แต่ยังค่อนข้างถูกมากและชีวภาพ ย่อยสลายได้ ในงานนี้มีการสอบสวนจะดำเนินการในเส้นใยปอกระเจาเป็นเส้นใยธรรมชาติ เส้นใยปอกระเจาได้รับความสนใจในด้านคอมโพสิตเนื่องจากการที่เฉพาะเจาะจงที่เหนือกว่าคุณสมบัติเมื่อเทียบกับเส้นใยสังเคราะห์ที่มนุษย์สร้างขึ้นเหมือนแก้ว, เคฟลาร์แร่ใยหินเป็นต้นการทำงานปัจจุบันอธิบายถึงการพัฒนาและลักษณะของวัสดุผสมตามเส้นใยธรรมชาติที่ประกอบด้วยเส้นใยปอกระเจาเป็นการเสริมแรงและไฮบริด เรซินประกอบด้วยเรซินวัตถุประสงค์และเม็ดมะม่วงหิมพานต์เรซินเชลล์เป็นวัสดุเมทริกซ์ คอมโพสิตจะประดิษฐ์โดยใช้เทคนิคมือวางขึ้น. ความต้านทานแรงดึงคือการศึกษาโดยใช้การวิเคราะห์ทดลองและตัวเลข ธรรมชาติของเมทริกซ์ไฮบริดที่องค์ประกอบที่แตกต่างกันนอกจากนี้ยังมีการศึกษา การค้าซอฟต์แวร์การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ANSYS จะใช้สำหรับการศึกษาเชิงเลข. © 2014 ผู้เขียน เผยแพร่โดยเอลส์ จำกัดการคัดเลือกและการทบทวนภายใต้ความรับผิดชอบของคณะกรรมการจัดงาน GCMM 2014 คำสำคัญ:. เส้นใยธรรมชาติ, เมทริกซ์ไฮบริด, การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด1. บทนำปอกระเจาและเส้นใยกล้วยเนื่องจากความสะดวกในการบริการและความต้องการที่เพิ่มขึ้นใน วัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม, การทำเครื่องหมายความสำคัญในด้านวิศวกรรมคอมโพสิต มุ่งเน้นไปที่เส้นใยธรรมชาติจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าใช้จ่ายที่น้อยเมื่อเทียบกับเส้นใยสังเคราะห์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม คอมโพสิตเส้นใยธรรมชาติที่ผลิตโดยใช้เรซินธรรมชาติหรือสังเคราะห์ที่มีการเสริมแรงเป็นเส้นใยธรรมชาติ [1]. * ผู้รับผิดชอบ Tel .: 9745814385 E-mail address: vishnuprasad193@gmail.com © 2014 จัดทำโดย Elsevier จำกัด นี้เป็นบทความการเข้าถึงเปิดภายใต้ CC BY-NC-ND ใบอนุญาต(http://creativecommons.org/licenses/by-nc -nd / 3.0 /). การคัดเลือกและการทบทวนภายใต้ความรับผิดชอบของคณะกรรมการจัดงาน GCMM 2014 พระนารายณ์ Prasad, et al / วิศวกรรม Procedia 97 (2014) 1116 - 1125 1117 . คุณสมบัติเฉพาะสูงความหนาแน่นต่ำน้ำหนักเบาและพลังงานทดแทนในแหล่งที่เป็นข้อดีของการเน้น [2-7] . การเสริมแรงเส้นใยธรรมชาติในพอลิเมอเทอร์โมแบบดั้งเดิมพบการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ที่มีอิทธิพลต่อ ของการรักษาพื้นผิวเส้นใยธรรมชาติช่วยเพิ่มผลตอบแทนของพันธบัตร interfacial ระหว่างเส้นใยและเรซินจึงเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของ [8-9] สำหรับคอมโพสิตเสริมเส้นใยแบบดั้งเดิมแม้ว่ามันจะมีข้อได้เปรียบหนึ่งในข้อเสียที่สำคัญของมันคือการกำจัดของที่เป็นสาเหตุของปัญหาสิ่งแวดล้อมในการกำจัดโดยการเผา [10]. บางส่วนของงานวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของความยาวเส้นใยและส่วนปริมาณไฟเบอร์คอมโพสิตที่ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของ [11-12] การรักษาด่างของปอกระเจาและกล้วยเส้นใยเสริมแรงคอมโพสิต 5% NaOH ปรับปรุงสมบัติเชิงกลของคอมโพสิต [13] ระดับสูงของการดูดซึมความชื้นเปียกยากจนการยึดเกาะที่ไม่เพียงพอและ debonding เป็นข้อเสียที่สำคัญของคอมโพสิตเสริมเส้นใยธรรมชาติ แต่อัลคาไลรักษาเส้นใยช่วยลดข้อเสียของมัน การรักษาด่างเอาลิกนินและเฮมิเซลลูโลสเนื้อหาในเส้นใยยังช่วยลดมุมเกลียวเพื่อเพิ่มการวางแนวโมเลกุลจะเป็นการเพิ่มโมดูลัสยืดหยุ่นของเส้นใย [14-16] ปรับปรุงของพันธะ interfacial เป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล [17-20] อัลคาไลรักษาให้ผ้าปลีกย่อยเพิ่มขึ้นเป็นผลึกในการลดปริมาณของข้อบกพร่องพันธะที่เหนือกว่าและลดการดูดซึมความชื้น [21]. 2 การทดลอง2.1 การประดิษฐ์วิธีปอกระเจาและกล้วยใยไฮบริดลีเมอร์คอมโพสิตเมทริกซ์เป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตแยกต่างหากในห้องปฏิบัติการ เม็ดมะม่วงหิมพานต์เชลล์เรซิ่นเหลว [CNSL] ผสมกับเรซินอเนกประสงค์ที่จะได้รับลิเมอร์ไฮบริดและใช้เป็นเมทริกซ์สำหรับทั้งปอและกล้วยใยคอมโพสิต ที่แตกต่างกันร้อยละ CNSL ในลิเมอร์ไฮบริดจาก 5% เป็น 40% จะดำเนินการเพื่อสานคอมโพสิตเพื่อศึกษาผลของอิทธิพลของ CNSL ในไฮบริดลีเมอร์คอมโพสิทเมทริกซ์. รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างที่เตรียมไว้สำหรับการศึกษาทดลอง. (ก) ( ข) รูป 1. เส้นใยปอกระเจา (ก) และเส้นใยกล้วย (ข) การทำไฮบริดคอมโพสิตลิเมอร์เมทริกซ์ที่แตกต่างกัน CNSL% เตรียม. การทดสอบแรงดึงจะดำเนินการโดยใช้เครื่อง บริษัท อินสตรอนมีอัตราความเครียดจาก 2mm / นาที. ตัวเลข 2-4 นำเสนอการทดสอบแรงดึงและตัวอย่างหลังจากที่ ความล้มเหลว. 1118 พระนารายณ์ Prasad, et al / วิศวกรรม Procedia 97 (2014) 1116 - 1125 รูป 2. การทดสอบของชิ้นงานในเครื่อง บริษัท อินสตรอน
การแปล กรุณารอสักครู่..

12 รัฐสภาทั่วโลกในการผลิตและการจัดการ gcmm 2014ลูกผสมเสริมการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ของปอและเส้นใยกล้วยคอมโพสิตพอลิเมอร์เมทริกซ์และการเพิ่มประสิทธิภาพของพารามิเตอร์การออกแบบโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ความแปรปรวน ( ANOVA )โรงแรมปราสาท , * , ajil โจยาvenkatachalama , จีnarayanana Srajakumarb Sเป็นโรงเรียนวิศวกรรมเครื่องกล และ วิทยาศาสตร์ วิทย์ ม. vellore-632014 อินเดียอาคาร บีภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศูนย์ภูมิภาค แอนนา Tirunelveli , .บทคัดย่อในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา ความสนใจในการใช้เส้นใยธรรมชาติเป็นการเสริมแรงในพอลิเมอร์ได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเส้นใยธรรมชาติจะไม่เพียง แต่แข็งแรง และมีน้ำหนักเบา แต่ยังค่อนข้างมากราคาถูกและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ . ในงานนี้ การสืบสวนมีการนำเส้นใยปอกระเจา , เส้นใยธรรมชาติ เส้นใยปอกระเจาได้รับความสนใจในด้านคอมโพสิต เนื่องจากความที่เหนือกว่าที่เฉพาะเจาะจงคุณสมบัติเมื่อเทียบกับมนุษย์ใยสังเคราะห์เหมือนกระจก , Kevlar , ใยหิน , ฯลฯ งานปัจจุบัน อธิบายถึงการพัฒนาและคุณสมบัติของเส้นใยธรรมชาติจากคอมโพสิตที่ประกอบด้วยเส้นใยปอกระเจาเป็นการเสริมแรงและผสมเรซิน ประกอบด้วยเรซินวัตถุประสงค์ทั่วไป และเปลือกเมล็ดมะม่วงหิมพานต์ เรซินเป็นวัสดุเมทริกซ์ คอมจะประดิษฐ์โดยใช้มือวางขึ้น เทคนิคค่าความต้านทานแรงดึง คือ ใช้ศึกษาทดลองและการวิเคราะห์เชิงตัวเลข ธรรมชาติของไฮบริด เมทริกซ์ที่แตกต่างกันองค์ประกอบคือนอกจากนี้ยังศึกษา การวิเคราะห์องค์ประกอบเชิงพาณิชย์จำกัดซอฟต์แวร์ ANSYS ใช้สำหรับการศึกษาเชิงตัวเลขสงวนลิขสิทธิ์ 2010 ผู้เขียน ที่ตีพิมพ์โดยเอลส์จำกัดการคัดเลือกและตรวจสอบภายใต้ความรับผิดชอบของคณะกรรมการการจัดระเบียบของ gcmm 2014คำสำคัญ : ธรรมชาติ ไฟเบอร์ ไฮบริด เมทริกซ์ การวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์1 . เบื้องต้นปอกระเจาและเส้นใยกล้วย เนื่องจากความง่ายในการใช้และความต้องการเพิ่มขึ้นในวัสดุเป็นมิตรสิ่งแวดล้อมเครื่องหมายสำคัญของคอมโพสิตวิศวกรรม เน้นเส้นใยธรรมชาติจะเพิ่มขึ้นเป็น ค่าใช้จ่ายน้อย เมื่อเมื่อเทียบกับเส้นใยสังเคราะห์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียม คอมโพสิตเส้นใยธรรมชาติเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยใช้ธรรมชาติหรือสังเคราะห์เรซินกับการเสริมแรงที่เป็นเส้นใยธรรมชาติ [ 1 ]* ผู้ที่สอดคล้องกัน 9745814385 โทร .อีเมล : vishnuprasad193@gmail.comสงวนลิขสิทธิ์เผยแพร่โดยเอลส์ในปี 2014 นี้เป็นการเปิดบทความภายใต้ใบอนุญาต by-nc-nd cc( http : / / creativecommons . org / ใบอนุญาต / โดย NC ND / 3.0 / )การคัดเลือกและตรวจสอบภายใต้ความรับผิดชอบของคณะกรรมการการจัดระเบียบของ gcmm 2014วิษณุ Prasad et al . procedia วิศวกรรม / 97 ( 2014 ) และ - 1125 1117คุณสมบัติเฉพาะสูง ความหนาแน่นต่ำ , น้ำหนักเบาและทดแทนในแหล่งมีการเน้นข้อดี [ 2-7 ]เสริมเส้นใยธรรมชาติในแบบดั้งเดิม : พอลิเมอร์พบการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์อิทธิพลของพื้นผิวบนเส้นใยธรรมชาติช่วยเพิ่มสายสัมพันธ์ระหว่างระหว่างไฟเบอร์และเรซินจึงเพิ่มคุณสมบัติเชิงกล [ 8-9 ] คอมโพสิตเสริมเส้นใยแบบดั้งเดิม แม้ว่ามันจะมีข้อดีหนึ่งในข้อเสียหลักคือการกำจัดที่สาเหตุของปัญหาสิ่งแวดล้อม การกำจัดโดยการเผา [ 10 ]บางส่วนของผลงานการวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความยาวเส้นใยและปริมาณเส้นใยในคอมโพสิตปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล [ ปัจจุบัน ] รักษาด่างของปอและกล้วยเสริมเส้นใยคอมโพสิตที่มี 5%ใช้ปรับปรุงสมบัติเชิงกลของวัสดุผสม [ 13 ] ระดับสูงของการดูดซึมความชื้นเปียกจนการยึดเกาะไม่เพียงพอและการหลุดล่อนเป็นข้อเสียหลักของเส้นใยธรรมชาติเสริมคอมโพสิต แต่ในด่างการรักษาเส้นใยลดข้อเสียของมัน - การรักษาขจัดลิกนินและเฮมิเซลลูโลสเนื้อหาในเส้นใยยังช่วยลดเกลียวมุมเพื่อเพิ่มการยืดหยุ่นของโมเลกุล ดังนั้น การเพิ่มโมดูลัสไฟเบอร์ [ ซึ่ง ] การปรับปรุงระหว่างพันธะสำคัญในการปรับปรุงสมบัติเชิงกล [ 21 ] ด่างการรักษาให้ละเอียดผ้า เพิ่มความเป็นผลึก ลดปริมาณของเสียและลดพันธะที่เหนือกว่าการดูดซึมความชื้น [ 21 ]2 . ทดลอง2.1 การวิธีปอกระเจาและกล้วยลูกผสมที่ผลิตเส้นใยพอลิเมอร์เมทริกซ์คอมแยกต่างหากในห้องปฏิบัติการ เม็ดมะม่วงหิมพานต์เปลือกยางเหลว [ โดย ] ผสมกับเรซิ่นเพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไป เพื่อให้ได้ลูกผสมและใช้เป็นพอลิเมอร์เมทริกซ์สำหรับทั้งปอกระเจาและคอมโพสิตเส้นใยกล้วย โดยร้อยละแตกต่างกันในพอลิเมอร์ผสมจาก 5% ถึง 40% จะดำเนินการออกไปสานิต เพื่อศึกษาผลของอิทธิพลของเมล็ดในลูกผสมพอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิตรูปที่ 1 แสดงให้เห็นตัวอย่างที่เตรียมไว้เพื่อการศึกษาทดลอง( ก ) ( ข )รูปที่ 1 เส้นใยปอกระเจา ( A ) และ ( B ) เส้นใยกล้วยผสมพอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิตที่แตกต่างกันโดย % เตรียมไว้การทดสอบแรงดึงและการใช้เครื่อง Instron กับอัตราความเครียดของ 2 mm / minตัวเลข 2-4 นำเสนอการทดสอบแรงดึง และตัวอย่างหลังจากความล้มเหลว1118 วิษณุ Prasad et al . procedia วิศวกรรม / 97 ( 2014 ) และโดยรอบรูปที่ 2 ผลการทดสอบตัวอย่างในเครื่อง
การแปล กรุณารอสักครู่..
