بررسي رفتار شكست اتصالات چسبي كامپوزيتي تقويت شده با الياف بلند شيشه و تركيب نانوذرات اكسيد سيليسيم و نانو لوله هاي كربني تحت مود دو بارگذاري

كارشناسي ارشد

اتصالات چسبي به عنوان جايگزيني براي انواع اتصالات سنتي مورد توجه روزافزون و ويژه صنايع مختلف قرار گرفته است. به منظور گسترش بيشتر كاربرد اتصالات، بهبود توزيع تنش و افزايش استحكام و چقرمگي شكست در لايه چسب از اهميت خاصي برخوردار است. از مزيت هاي اتصالات چسبي مي توان به توزيع تنش يكنواخت و همچنين هزينه ساخت پايين تر اشاره داشت. در كنار مزاياي استفاده از اتصالات چسبي، نقاط ضعفي نيز وجود دارند، كه يكي از آن¬ها چقرمگي شكست پايين آن ها است كه از خود در برابر رشد ترك مقاومت پاييني نشان مي دهند. اضافه نمودن ذرات و الياف در لايه چسب يكي از روش هاي پيشنهادي براي رسيدن به هدف افزايش چقرمگي و استحكام مي باشد. در اين پژوهش از تركيب دو نوع نانوذره، يكي نانو ذرات اكسيد سيليسيم و ديگري نانو لوله هاي كربن با نسبت تركيب 1:1 براي تقويت چسب اپوكسي استفاده شده است. اين نانوذرات در سه درصد وزني مختلف 2/0، 5/0 و8/0 استفاده شده اند و تاثير آن ها بر روي رفتار شكست اتصالات چسبي كامپوزيتي بررسي شده اند. همچنين از الياف بلند شيشه نيز به عنوان يك نوع ديگر از تقويت كننده چسب استفاده شده است. اين تقويت كننده نيز در پنج درصد حجمي 5، 10، 15، 20 و 25 مورد استفاده قرارگرفته و تاثير آن بر رفتار شكست اتصالات چسبي بررسي شده است. در اين تحقيق از چسبنده هاي كامپوزيتي شيشه-اپوكسي استفاده شده است. با استفاده از آزمون استاندارد تير دولبه تحت خمش سه نقطه و استفاده از روش بر پايه نرمي، انرژي شكست شروع رشد ترك و حين رشد ترك محاسبه شده و منحني هاي مقاومت و كشش-جدايش براي نمونه¬هاي مختلف بدست آمده است. بيشترين مقدار بهبود خواص در اتصالات چسبي تقويت شده با نانوذرات براي اتصال حاوي 0.5درصد وزني نانوذرات بوده كه مقدار 89% بهبود در نيروي ماكزيمم و %295 بهبود در انرژي شكست بدست آمده است. براي اتصالات چسبي تقويت شده با الياف بلند بيشترين مقدار بهبود خواص در درصد حجمي 15 بوده كه مقدار %151 بهبود در نيروي ماكزيمم و %307 بهبود در انرژي شكست، نسبت به اتصالات چسبي تقويت نشده بدست آمده است. همچنين براي بررسي سطوح شكست با تصويربرداري FE-SEM از سطوح چسبنده ها، مكانيزم هاي چقرمه-كننده در درصدهاي وزني مختلف بررسي شده و براي تركيب نانوذرات مكانيزم پل زني، بيرون كشي، انحراف ترك و ايجاد باندهاي برشي در لايه چسب مشاهده شده است.

196593

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك جامدات

دكتر هادي خرمي شاد