بررسي رفتار مكانيكي وابسته به نرخ كرنش اتصالات مكانيكي كامپوزيتي تقويت شده با نانوذرات

دكتري

تحقيق حاضر به بررسي تاثير نرخ كرنش روي رفتار مكانيكي اتصالات مكانيكي كامپوزيتي به روش تئوري و آزمايشي پرداخته است. ابتدا روش تئوري جديدي براي بررسي سفتي لهيدگي و شروع آسيب اتصالات مكانيكي تك‌لبه كامپوزيتي تحت نرخ كرنش متفاوت ارائه شده است. بدين منظور ابتدا با استفاده از خواص الاستيك و استحكامي وابسته به نرخ كرنش و ضريب پواسون رزين و الياف و با استفاده از روابط مايكرومكانيك، رفتار مكانيكي الاستيك تك‌لايه كامپوزيتي در نرخ كرنش دلخواه مشخصه‌سازي شده است. سپس با استفاده از اين خواص، لايه‌چيني و پارامترهاي هندسي اتصال مكانيكي تك‌لبه و با استفاده از مدل جرم-فنر اصلاح‌شده، سفتي اتصال در نرخ كرنش دلخواه محاسبه ‌شده است. همچنين با تعريف ضريب بزرگنمايي تنش و با استفاده از مفهوم معيار حداكثر تنش در مواد كامپوزيتي، بار شروع آسيب اتصال مكانيكي تك‌لبه كامپوزيتي در نرخ كرنش دلخواه محاسبه ‌شده است. از نوآوري‌هاي مدل تئوري ارائه‌شده مي‌توان به درنظر گرفتن تغييرات نرخ كرنش، كسرحجمي الياف، لايه چيني دلخواه، پارامترهاي هندسي اتصال، خمش ثانويه، و رفتار غيرخطي تنش-كرنش برشي براي محاسبه رفتار مكانيكي اتصال مكانيكي تك‌لبه كامپوزيتي اشاره كرد. سپس برنامه آزمايشي جامعي اجرا شد تا تاثير اعمال نرخ كرنش و افزودن نانوالياف كربن روي رفتار مكانيكي اتصالات مكانيكي تك‌لبه كامپوزيتي شامل تنش لهيدگي شروع آسيب، استحكام آفست 2%، استحكام لهيدگي نهايي، سفتي لهيدگي، كرنش لهيدگي نهايي و انرژي جذب‌شده اتصال بررسي كند. براي اين منظور، چندلايه‌هاي كامپوزيتي با لايه‌چيني [-45/0/45/90]s و [90/-452/45]s با نانوالياف كربن و بدون آن، ساخته شد. در ساخت اتصال از پيچ با سر تخت با لقي نزديك به صفر استفاده شده است. هندسه نمونه‌ها به نحوي انتخاب شده است كه مطابق با استاندارد ASTM D5961 مود خرابي لهيدگي در آن اتفاق بيفتد. هم‌چنين با استفاده از طراحي آزمايش عمومي، فاكتورهاي اثرگذار روي خواص مكانيكي اتصال پيچي تك‌لبه كامپوزيتي با درصد تاثير هريك مشخص شد. از نتايج بدست آمده از مدل حاضر مي‌توان به تاثير قابل ملاحظه‌ افزايش نرخ كرنش و افزودن نانوالياف كربن روي رفتار مكانيكي اتصال مكانيكي تك‌لبه كامپوزيتي اشاره كرد. براي ارزيابي مدل تئوري حاضر از نتايج آزمايشي انجام شده در اين تحقيق و مدل المان محدود استفاده ‌شده است. نتايج مدل تئوري، همخواني خوبي با نتايج آزمايشي انجام‌شده در اين تحقيق و نتايج مدل المان محدود نشان مي‌دهد.

194947

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - ديناميك جامدات

دكتر محمود مهرداد شكريه