تاثير ذرات نانو بر بهبود رفتار چندلايه هاي فلز-الياف در برابر برخورد بالستيك

كارشناسي ارشد

با توجه به استحكام و مقاومت بالا و هم¬چنين وزن پايين چندلايه¬هاي فلز-الياف، اين سازه¬ها كاربرد زيادي در صنايع هوافضا و نظامي پيدا كرده¬اند. به همين دليل تلاش هاي زيادي به منظور بهبود رفتار آن ها در برابر بارگذاري هاي مكانيكي از جمله بارگذاري ضربه¬اي انجام گرفته است. در اين پژوهش به بررسي اثر افزودن نانو لوله‌هاي كربني بر روي عملكرد چند لايه‌هاي فلز الياف در برابر ضربه سرعت بالا و علل بهبود عملكرد آن با افزودن نانو ذرات پرداخته مي‌شود. چند لايه فلز- الياف مورد استفاده در اين پژوهش از دو رويه آلومينيوم 2024 و لايه كامپوزيتي شامل رزين اپوكسي و الياف شيشه بافته شده تشكيل شده است. نانو لوله‌هاي كربني با درصدهاي وزني مختلف شامل 0، 25/0، 5/0و 1 نسبت به ماتريس لايه كامپوزيت با آن اختلاط پيدا كرده‌اند. آزمون ضربه بالستيك با استفاده از تفنگ گازي و گلوله با هندسه كروي و سرعت 235 متر بر ثانيه انجام شده است. نتايج به دست آمده از آزمون ضربه بالستيك نشان دهنده اين است كه مقدار بهينه نانو لوله كربني مورد استفاده 5/0 درصد وزني بوده و به ميزان 19 درصد انرژي جذب شده را نسبت به حالت بدون نانو بهبود مي‌بخشد. هم‌چنين افزودن 1 درصد وزني نانولوله كربني موجب كاهش خواص مكانيكي نسبت به نمونه بدون نانو شده است. با توجه به تاثير استحكام كششي در رفتار ضربه اي سازه، تاثير افزودن نانو لوله بر روي استحكام كششي بررسي شده و بدين منظور لايه كامپوزيت چند لايه فلز الياف مورد آزمون كشش قرار گرفته است. بررسي¬ها نشان داد با افزودن نانو لوله، چسبندگي ورق آلومينيوم و لايه كامپوزيت كاهش يافته و در نتيجه امكان تغيير شكل بيش¬تر و افزايش جذب انرژي توسط لايه آلومينيوم فراهم مي¬شود. هم چنين مساحت پخش آسيب در لايه كامپوزيتي كاهش يافته است. با عكس برداري توسط دستگاه ميكروسكوپ الكتروني (SEM) مشخص شد كه در حالت 25/0 و 5/0 درصد وزني، ذرات نانو به خوبي در ماتريس توزيع شده و هم چنين سبب افزايش چسبندگي رزين و الياف شده اند ولي در حالت 1 درصد وزني پديده كلوخگي نانو ذرات اتفاق افتاده است. هم چنين به منظور محاسبه حد بالستيك، آزمون ضربه با استفاده از نرم افزار انسيس مورد شبيه سازي قرار گرفته است كه نتايج به دست آمده نشان دهنده افزايش 5/12 درصدي حد بالستيك براي نمونه 5/0 درصد وزني نسبت به نمونه بدون نانو ذره است.

190681

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر داريوشي

مهندسي مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

دكتر خرمي شاد