مدلسازي كامپوزيت‌هاي پليمري خودترميم حاوي ترك‌هاي ماتريسي

كارشناسي ارشد

هدف از انجام اين پژوهش بررسي اثر ترميم‌شوندگي بر روي خواص مكانيكي كامپوزيت خودترميم‌شونده ذاتي بر اساس واكنش بازگشت‌پذير حرارتي ديلز-آلدر است. بدين منظور، پليمري بر اساس گروه‌هاي شيميايي با قابليت انجام واكنش دهندۀ ديلز-آلدر سنتز شد و براي افزايش خواص مكانيكي آن، عوامل خودترميم با يك رزين اپوكسي گرم‌پخت اپوكسي تركيب شدند. براي به دست آوردن دماهاي متناظر با واكنش‌ گرماده ديلز-آلدر و واكنش گرماگير معكوس ديلز-آلدر، آزمون‌هاي گرماسنجي تفاضلي بر روي عوامل ايجاد پيوندهاي ديلز-آلدر و همچنين بر روي پليمر پخت شده انجام شد. با نتايج حاصل از اين آزمون‌ها و استفاده از يك مدل سينتيكي مناسب، درجۀ همگرايي واكنش ديلز-آلدر به صورت تابعي از دما و زمان به دست آمد. با انجام آزمون‌هاي استاندارد خمش سه‌نقطه و فشاري، خواص مكانيكي پليمر خودترميم به دست آمد. با توجه به محدوديت‌هاي دمايي و يا زماني در شرايط كاري واقعي براي ترميم قطعات، ميزان ترميم و بازيابي استحكام و سفتي خمشي در سه درجۀ همگرايي مختلف به صورت تجربي تعيين شد. سپس نمونه‌هاي خمش سه‌نقطۀ كامپوزيتي با استفاده از پليمر خودترميم سنتز شده ساخته شد. به منظور بررسي اثر ترميم بر روي ترك‌هاي ماتريسي، لايه‌چيني [903/0/903] براي نمونه‌ها انتخاب شد تا اثر ترك‌هاي ماتريسي بر روي سفتي قابل توجه باشد؛ سپس استحكام و مدول خمشي آن به دست آمد. براي تخمين سفتي خمشي باقيمانده بر حسب چگالي ترك‌هاي ماتريسي، مدلي بر اساس تئوري چندلايه‌هاي كامپوزيتي و مدل‌هاي برش تأخيري ارائه شد. به منظور توسعۀ مدل ارائه شده براي پيش‌بيني سفتي خمشي پس از فرآيند ترميم، تعداد ترك‌ها پس از ترميم تا درجات همگرايي 60%، 80% و 100% به دست آمد. با توجه به چگالي ترك‌ها، سفتي بازيابي شدۀ پليمر و مدل ارائه شده، سفتي خمشي چندلايۀ كامپوزيتي متعامد در درجات همگرايي مختلف محاسبه شد. با انجام آزمون‌هاي تجربي، دقت مدل‌هاي ارائه شده براي پيش‌بيني سفتي خمشي بر اساس چگالي ترك و سفتي خمشي بازيابي شده پس از فرآيند ترميم، مورد ارزيابي قرار گرفت و مشاهده شد كه مدل‌هاي ارائه شده با اختلافي كمتر از 10% توانايي پيش‌بيني مقادير مورد نظر را دارا مي‌باشند.

193076

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر شكريه