بررسي تأثير نانوذرات و الياف بلند بر رفتار شكست اتصالات چسبي تحت مود يك بارگذاري

كارشناسي ارشد

اتصالات چسبي به دليل ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد خود در صنايع مختلف در دهه اخير موردتوجه ويژه قرارگرفته‌اند. بهبود بارپذيري اتصال و افزايش انرژي شكست لايه چسب مي تواند كاربرد آن را در صنايع بيش‌ازپيش گسترش دهد. اضافه نمودن الياف و ذرات در لايه چسب يكي از روش‌هاي پيشنهادي براي رسيدن به اين هدف مي‌باشد. در اين پژوهش اثر قرار دادن الياف بلند شيشه در دو راستاي طولي و عرضي لايه چسب و در سه درصد حجمي %10، %15، %20 بر روي خواص مكانيكي اتصالات تير يكسر گيردار دولبه در لايه چسب به‌صورت تجربي بررسي گرديد. براي الياف بلند شيشه در راستاي طولي، بيشترين ميزان بهبود بارپذيري و انرژي شكست در درصد حجمي %15 مشاهده شد. به‌طوري‌كه با قرار دادن %15 حجمي الياف بلند شيشه در راستاي طولي به ترتيب %222 بهبود در انرژي شكست و %59 بهبود در بار ماكزيمم مشاهده شد. براي الياف بلند شيشه در راستاي عرضي، بيشترين ميزان بهبود بارپذيري و انرژي شكست در درصد حجمي %15 مشاهده شد. در اين حالت به ترتيب %139 بهبود در انرژي شكست و %51 بهبود در بار ماكزيمم مشاهده شد. اين در حالي است كه با افزايش بيشتر درصد حجمي الياف بلند شيشه چه در راستاي طولي و چه در راستاي عرضي از بهبود انرژي شكست و بار ماكزيمم كاسته گرديد. علاوه بر اين تأثير اضافه نمودن تركيب نانولوله‌هاي كربني و نانوذرات سيليكا با نسبت وزني برابر (1:1) بر روي رفتار مكانيكي نمونه تير يكسر گيردار دولبه در سه درصد وزني %0/25، %0/5 و %0/75 بررسي‌ گرديد. براي تركيب نانولوله‌هاي كربني و نانوذرات سيليكا با نسبت وزني برابر (1:1)، بيشترين ميزان بهبود بارپذيري و انرژي شكست در درصد وزني %0/5 مشاهده شد. به‌طوري‌كه به ترتيب %95 بهبود در انرژي شكست و %35 بهبود در بار ماكزيمم مشاهده گرديد. اين در حالي است كه با افزايش درصد وزني تركيب نانولوله‌هاي كربني و نانوذرات سيليكا با نسبت وزني برابر (1:1) بيشتر از مقدار بهينه، ميزان انرژي شكست كاهش يافت. با افزودن الياف بلند شيشه در لايه چسب در راستاي طولي و عرضي مكانيزم هايي مثل بيرون كشي و گسيختگي الياف منجر به جذب انرژي و بهبود رفتار شكست اتصال گرديد. با افزودن درصد وزني تركيب نانولوله‌هاي كربني و نانوذرات سيليكا مكانيزم هايي مثل جدايش ذرات از بستر چسب، بيرون كشي نانولوله‌ها از چسب و پل‌زني تأثير مثبت بر استحكام اتصالات گذاردند. اين در حالي است كه با افزودن درصد وزني تركيب نانولوله‌هاي كربني و نانوذرات سيليكا بيشتر از مقدار بهينه كلوخه شدن نانوذرات تأثير منفي بر رفتار شكست اتصالات گذاشتند.

207169

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك-طراحي كاربردي

دكتر هادي خرمي شاد