مطالعه تجربي و عددي رفتار شكست نانوكامپوزيتگرافن- پلي¬پروپيلن

كارشناسي ارشد

چكيده هدف از اين پژوهش، ارائه مدلي مي¬باشد كه با استفاده از خواص استاتيكي زمينه پليمري پلي-پروپيلن، قادر به پيش¬بيني خواص ديناميكي نانوكامپوزيت گرافن-پلي¬پروپيلن باشد. در ابتدا خواص استاتيكي پلي¬پروپيلن خالص از طريق آزمايش¬هاي مناسب تعيين شده و سپس با استفاده از مدل مايكرومكانيكي هالپين-تساي، خواص استاتيكي نانوكامپوزيت مطلوب اين تحقيق يافته شده است. خواص بدست آمده از مايكرومكانيك، در خدمت مدل مادي جانسون-كوك به عنوان ورودي نرم افزار شبيه¬سازي المان محدود LS-DYNA به¬كار گرفته شده و خواص ديناميكي نانوكامپوزيت گرافن-پلي¬پروپيلن پيش¬بيني شده است. لازم به ذكر است به منظور درنظر گرفتن اثرات نرخ كرنش، از معادله گولدبرگ جهت بدست آوردن منحني¬هاي تنش-كرنش در نرخ كرنش¬هاي مختلف استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجي مدل ارائه شده، از آزمايش استاندارد ضربه چارپي استفاده شده است. با استفاده از نتايج اين پژوهش، ادعا مي¬شود كه مدل حاضر، قادر به پيش¬بيني خواص ديناميكي نانوكامپوزيت گرافن-پلي¬پروپيلن با استفاده از تنها خواص استاتيكي پلي¬پروپيلن و خواص نانوذره اضافه شده به آن، بدون نياز به ساخت نانوكامپوزيت مربوطه مي¬باشد. در بخش ديگر اين تحقيق، خواص ضربه¬اي و كششي نانوكامپوزيت گرافن - پلي¬پروپيلن در درصدهاي وزني مختلف گرافن مورد بررسي قرار گرفته است. عليرغم پتانسيل بسيار بالاي گرافن به عنوان يك پركننده، دستيابي به توزيعي يكنواخت درون زمينه پليمري به منظور تقويت مؤثرتر آن، چالش كليدي در استفاده از اين نانوذره محسوب مي¬شود. در اين تحقيق، از روش جديدي براي ساخت نانوكامپوزيت گرافن- پلي¬پروپيلن استفاده شده است كه عبارت است از پوشش¬دهي اوليه پودر پلي¬پروپيلن توسط گرافن و سپس انجام عمليات اختلاط ذوبي و تزريق پلاستيك. ساختار نانوكامپوزيت حاصل، خواص كششي، ضربه¬اي و همچنين مكانيزم تغيير فرم پلاستيك در آن مورد بررسي قرار گرفته است. جهت بررسي ساختار سيستم بدست آمده و همچنين بررسي مكانيزم تغيير فرم پلاستيك آن، از روش ميكروسكوپ نوري روبشي (SEM) استفاده شده است. واژه¬هاي كليدي: نانوكامپوزيت، گرافن، پلي¬پروپيلن، استحكام ضربه¬اي، كريزينگ،مايكرومكانيك، مدل جانسون-كوك، مدل گولدبرگ

184202

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك - طراحي كاربردي

دكتر محمودمهرداد شكريه