اثر انحناي نانو لوله هاي كربني بر مقدار نرخ رهايي انرژي كرنشي در مود اول شكست در نانو كامپوزيت ها

كارشناسي ارشد

هدف از انجام اين تحقيق پيش‌بيني مقدار نرخ رهايي انرژي كرنشي در مود اول شكست نانوكامپوزيت‌هاي پرشده به وسيله نانولوله هاي كربني، به دو روش تحليلي و آزمايشگاهي است. از مهمترين كاربردهاي استفاده از نانولوله هاي كربني به عنوان پر كننده در نمونه پليمري، افزايش مقاومت نمونه در برابر رشد ترك است. از اين رو وجود يك روش تحليلي مناسب كه بتواند مقدار چقرمگي شكست در نانو كامپوزيت¬هاي پرشده با نانولوله هاي كربني را پيش‌بيني كند امري ضروري به نظر مي¬رسد. مكانيزم¬هاي متعددي در افزايش چقرمگي شكست در در نانو كامپوزيت¬ها مشاركت مي¬كنند كه بررسي همه آن¬ها به روش تحليلي بسيار زمان بر است. از اين رو در اين تحقيق تنها دو مكانيزم جدايش نانولوله هاي كربني از رزين و تسليم پلاستيكي نانو حفره¬هاي ايجاد شده، به روش تحليلي بررسي شد. مدل تحليلي ارائه شده جهت بررسي اين دو مكانيزم، يك مدل چند مقياسي بر اساس روابط بين ميدان¬هاي تنش در سه مقياس ماكرو، ميكرو و نانو است. در مدل حاضر نانولوله هاي كربني به صورت كاملا توپر و كسينوسي شكل فرض شده اند. همچنين المان حجمي معرف شامل سه فاز ماتريس، مياني و نانو لوله در نظر گرفته شد تا اثرات فاز مياني بر نتايج لحاظ شود. نتايج بدست آمده از روش تحليلي نشان دادند كه مقادير چقرمگي شكست به شدت تابع قطر نانولوله و خواص فاز مياني مي¬باشد. همچنين تاثير انحنا نانولوله ها بر مقادير نرخ رهايي انرژي كرنشي بررسي شد. از طرف ديگر رفتار كششي و چقرمگي شكست نمونه¬هاي نانو¬كامپوزيتي با درصدهاي وزني متفاوت نانولوله هاي كربني به روش آزمايشگاهي مورد مطالعه قرار گرفت و مقادير چقرمگي شكست و مدول الاسيسيته، نانوكامپوزيت¬ها با درصدهاي متفاوت وزني محاسبه شد. مقايسه نتايج حاصله از حل تحليلي و نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه دو مكانيزم بررسي شده در حدود 25% از نرخ رهايي انرژي كرنشي حاصل از كل مكانيزم¬هاي چقرمگي، را به خود اختصاص مي¬دهند. واژه‌هاي كليدي: چقرمگي شكست، نانوكامپوزيت¬ها، روش تحليلي، نانولوله هاي كربني .

190749

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

دكتر محمود مهرداد شكريه