بهبود رفتار مكانيكي اتصالات چسبي با استفاده توامان از سيم ها و نانوذرات

كارشناسي ارشد

در سال¬هاي اخير اتصالات چسبي به دليل ويژگي¬هاي منحصر به فرد خود نسبت به ساير اتصالات مرسوم، در صنايع متنوعي مورد استفاده قرار گرفته¬اند. اين امر باعث شده توزيع يكنواخت تنش در لايه چسب و افزايش استحكام و چقرمگي چسب از اهميت به سزايي برخوردار باشد. از جمله روش¬هاي پيشنهادي براي رسيدن به اين هدف كه توسط بسياري از محققان ارائه شده است، استفاده از سيم¬هاي فلزي و انواع نانو ذرات با درصد وزني¬هاي متفاوت به عنوان تقويت كننده در لايه چسب مي¬باشد. علاوه بر اين، آلياژهاي حافظه¬دار نيز دسته¬اي از انواع مواد هوشمند مي¬باشند كه به دليل رفتارهاي خاصي كه از خود بروز مي-دهند، مورد توجه صنايع مختلف قرار گرفته¬اند. بازيابي كرنش حاصل از نيروهاي مكانيكي با اعمال حرارت، يكي از مهمترين ويژگي اين آلياژها مي¬باشد. در قسمت اول پژوهش حاضر، به منظور افزايش استحكام برشي و تغيير طول تا شكست اتصال چسبي تك لبه¬اي، از سيم¬هاي آلومينيومي با هندسه¬هاي متفاوت نظير سيم¬هاي صاف، سيم¬هاي فنري شكل با تعداد حلقه¬هاي بالا و پايين، سيم¬هاي داراي پيچ خوردگي و هم¬چنين تركيبي از نانولوله¬هاي كربني چند ديواره و سيم¬هاي آلومينيومي صاف در لايه چسب استفاده شد كه به ترتيب بهبودي برابر با 118%، %48، %78، %165 و 171% نسبت به چسب تقويت نشده در استحكام برشي چسب مشاهده گرديد. علاوه بر اين، بالاترين مقدار تغيير طول تا شكست در قسمت اول تحقيق نيز، در حالتي به دست آمد كه از تركيب سيم¬هاي آلومينيومي و نانو لوله¬هاي كربني در لايه چسب استفاده شد كه بهبودي برابر با 371% را نسبت به چسب تقويت نشده به دنبال داشت. در قسمت دوم پژوهش حاضر، از سيم¬هاي حافظه¬دار نيتينول در لايه چسب استفاده شد و اثر پيش كرنش¬هاي متفاوت و خاصيت حافظه¬داري اين مواد بر بهبود رفتار مكانيكي اتصالات چسبي تك لبه¬اي مطالعه گرديد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه بيش¬ترين بهبود در تنش برشي و تغيير طول تا شكست لايه چسب در اين حالت زماني حاصل مي¬شود كه از تركيبي از سيم¬هاي داراي پيش كرنش %6 و 0.3 درصد وزني از نانو لوله¬هاي كربني به عنوان تقويت كننده در لايه چسب استفاده شود و اين مقادير به ترتيب 44% و 492% به دست آمد. علاوه بر اين، در استفاده از سيم¬هاي حافظه¬دار به عنوان تقويت كننده بدون حضور نانو ذرات، نتايج آشكار كرد كه با افزايش پيش¬كرنش اعمالي به سيم¬ها، روند بهبود خواص مكانيكي به صورت افزايشي مي¬باشد. اين در حاليست كه با استفاده تركيبي از سيم¬هاي هوشمند و نانوذرات، ميزان بهبود تنش برشي ميانگين و تغيير طول تا شكست اتصالات نسبت به حالت بدون نانو لوله¬هاي كربني افزايش بيشتري را به دنبال داشته است. علاوه بر اين سطح شكست اتصالات چسبي تك لبه¬اي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد و مشاهده گرديد كه با تقويت لايه چسب توسط سيم¬ها و نانو لوله¬هاي كربني، زبري سطوح افزايش يافته و چين¬خوردگي¬هايي روي سطوح ايجاد مي¬گردد كه اين امر ارتباط مستقيمي با افزايش استحكام برشي و تغيير طول تا شكست اتصالات داشته است.

195273

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

دكتر هادي خرمي شاد