اثر نانولوله‌هاي‌كربني‏‏‏ بر مقدار نرخ رهايي انرژي كرنشي در شروع رشد مود تركيبي اول و دوم تورق در نانوكامپوزيت‌هاي چندلايه‌اي

دكتري

هدف اصلي اين رساله، بررسي اثر وجود نانولوله‌هاي ‌كربني‏‏‏ بر مقدار نرخ رهايي انرژي كرنشي بحراني در شروع رشد تورق كامپوزيت‌هاي لايه‌اي پايه اپوكسي تحت بارگذاري مود تركيبي اول و دوم با استفاده از يك روش‌ تحليلي است. براي دستيابي به اين مهم، مدل‌هايي تحليلي با فرض رخداد مكانيزم‌هاي جذب انرژي ناشي از حضور نانولوله‌هاي كربني در فضايي مملو از رزين اپوكسي تقويت شده با نانولوله‌هاي‌ كربني‏‏‏ بين لايه‌هاي الياف در كامپوزيت‌هاي لايه‌اي، توسعه يافتند. مكانيزم‌هاي جذب انرژي را مي‌توان براساس موقعيت مكاني نانولوله‌هاي كربني نسبت به ‌ترك بصورت مكانيزم‌هاي پيرامون و فراروي نوك ترك دسته‌بندي كرد. پديده جدايش نانولوله‌هاي‌ كربني‏‏‏ از رزين پيرامون آن و سپس تسليم شدن رزين اطراف نانولوله‌هاي كربني در ناحيه پيرامون نوك ترك بعنوان‏ مكانيزم‌هاي پيرامون ترك، معرفي شدند. با استفاده از ارتباط بين فضاها در مقياس‌هاي‌ نانو، ميكرو و ماكرو، افزايش نرخ رهايي انرژي كرنشي ناشي از اين مكانيزم‌ها ارائه شد. در اين تحقيق، برخي از مكانيزم‌هاي فراروي ترك همچون بيرون كشيدگي، جدايش سطحي، گسيختگي تحت كشش و برش نانولوله‌هاي كربني نيز در نظر گرفته شدند. در نهايت براساس مدل‌هاي توسعه‌ يافته و با در نظر گرفتن يك سري فرضيات، يك رابطه براي پيش‌بيني مود تركيبي اول و دوم نرخ رهايي انرژي كرنشي بحراني كامپوزيت‌هاي لايه‌اي تركيبي ارائه شد. جهت اعتبارسنجي مدل ارائه شده، نتايج بدست آمده از اين مدل، با نتايج مطالعات آزمايشگاهي ساير محققين و تحقيق حاضر مقايسه گرديد. بنابراين، در ابتدا، از نتايج تجربي موجود در منابع براي اعتبارسنجي مدل تحليلي استفاده شد. سپس، يك مطالعه تجربي نيز در تحقيق حاضر انجام گرديد. اثر 5/0 درصد وزني نانولوله‌هاي ‌كربني چندجداره‏‏‏ بر مقدار نرخ رهايي انرژي كرنشي كامپوزيت‌هاي پايه اپوكسي تقويت شده با الياف شيشه بررسي شد. مودهاي اول، دوم و تركيبي اول و دوم تورق كامپوزيت‌هاي لايه‌اي الياف شيشه/اپوكسي و الياف شيشه/نانولوله‌هاي ‌كربني/اپوكسي‏‏‏ مطالعه شدند. نتايج نشان دادند كه مدل حاضر توانمندي قابل قبولي را در پيش‌بيني نرخ رهايي انرژي كرنشي در شروع تورق كامپوزيت‌هاي لايه‌اي تقويت شده با نانولوله‌هاي ‌كربني‏‏‏ داراست.

190109

دانشگاه علم و صنعت ايران

ديناميك جامدات

دكتر محمود مهرداد شكريه