مطالعه اثر نانوذره بر مود تركيبي II/Iتورق چند لايه‌هاي كامپوزيتي

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پايان نامه به مطالعه رفتار تورق مود تركيبيI/II كامپوزيت‌هاي چند‌لايه پليمري تقويت شده با نانوذرها پرداخته شده است. اين پژوهش به طور عمده تجربي بوده و از شبيه سازي عددي براي ارزيابي نتايج حاصل از روابط تئوري و تعيين نسبت اختلاط ناشي از اهرم بارگذاري در نوك ترك استفاده شده است. در قسمت مطالعات آزمايشگاهي ابتدا اثر نانو لوله‌هاي كربني چند جداره بر خواص مكانيكي چند لايه تك جهته بررسي مي‌شود. در ادامه به بررسي تاثير نوع بارگذاري بر مقاومت شكست بين لايه‏اي چند لايه‌هاي تقويت شده با نانولوله‌هاي كربني پرداخته مي‌شود. براي اين منظور، فيكسچر انجام آزمايش خمش مود تركيبي طراحي و ساخته شد. در ساخت اين فيكسچر اصلاحاتي جهت حذف اثر وزن اهرم بارگذاري صورت گرفته است. نمونه‌هايي بمنظور استخراج خواص مكانيكي تورق چند لايه‌هاي تك جهته شيشه/اپوكسي و نانولوله/شيشه/اپوكسي ساخته شده و مورد آزمايش قرار گرفتند. آزمايش‌هاي تورق در پنج مجموعه شامل دو مود خالص و سه نسبت اختلاط به طوري كه تاثير متقابل چيرگي هر يك از مود‌هاي بارگذاري را بر چقرمگي شكست بحراني نشان دهند انجام گرفتند. نتايج آزمايش‌هاي تورق نشان دادند كه با افزودن 5/0 درصد وزني از نانو لوله‌هاي كربني به ميزان قابل توجهي در چقرمگي شكست بحراني رشد حاصل شده است. ميزان رشد نرخ رهايي انرژي كرنشي در نسبت‌هاي تركيبي نزديك يك (در محدوده چيرگي مود دو بارگذاري) بيشتر مي‌باشد، اما درصد رشد كمتري در مقايسه با نسبت‌هاي تركيبي نزديك به صفر (در محدوده چيرگي مود يك بارگذاري) قابل مشاهده است. در انتها به مدلسازي المان محدود انواع نمونه‌هاي تورق مودI (DCB) و مود تركيبيI/II(MMB) پرداخته شده تا با استفاده از روش بسته شدن مجازي ترك توزيع نرخ رهايي انرژي كرنشي و توزيع نسبت اختلاط در جبهه ترك تعيين گردد. نتايج حاصل از مدلسازي نشان مي‌دهد كه اهرم‌بندي فيكسچر خمش مود تركيبي بطور مناسب نسبت اختلاط مورد نظر را در نوك ترك ايجاد مي‌كند. واژه‌هاي كليدي: تورق مود تركيبي، كامپوزيت‌هاي چند مقياسه، نانولوله كربني، بسته شدن مجازي ترك.

186274

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك - طراحي كاربردي (مكانيك جامدات)

دكتر محمود مهرداد شكريه