شبيه سازي و بررسي تجربي رفتار مكانيكي شبه كامپوزيت هاي توليد شده به روش اتصال مستقيم فلز به پليمر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در سال¬هاي اخير استفاده از كامپوزيت‌ها به منظور كاهش وزن سازه‌ها و قطعات مهندسي رايج شده است. يكي از انواع كامپوزيت‌ها، استفاده از هيبريد فلز و پليمر در كنار يكديگر است. اين تكنولوژي اين امكان را فراهم مي‌آورد تا خواص هر دو جنس به‌طور همزمان در يك قطعه مورد استفاده قرار گيرد. يكي از چالش‌هاي اين تكنولوژي در نحوه اتصال فلز به پليمر مي‌باشد بصورتي كه روش اتصال داراي ويژگي‌هايي همچون قيمت كم، عدم ايجاد تنش‌هاي پسماند حرارتي و مكانيكي، عدم ايجاد تمركز تنش در نمونه، يكنواختي اتصال و مناسب خط توليد باشد. در اين تحقيق جهت اتصال پلي‌آميد6 به فولاد زنگ‌نزن از واكنش بين گروه‌هاي ايزوسيانات و گروه‌هاي هيدروكسيل استفاده شده است كه ويژگي‌هاي گفته شده را دارا مي‌باشد. يكي از مهم‌ترين ويژگي كه در نمونه هيبريد فلز و پليمري بايد در نظر گرفته شود، حد استحكام اتصال بين فلز و پليمر مي‌باشد. به همين منظور تاثير پارامترهايي همچون نسبت بين گروه‌هاي ايزوسيانات و هيدروكسيل، دماي قالب و دماي مذاب پليمر بر استحكام اتصال طبق آزمون برشي لبه مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه نمونه‌هاي آزمون كشش و خمش براساس پارامترهايي كه بيشينه استحكام اتصال را ايجاد مي‌كنند، ساخته شدند و رفتار نمونه در آزمون كشش و خمش مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاكي از آن است كه با افزايش دماي قالب و يا دماي مذاب پليمري استحكام اتصال كاهش پيدا مي‌كند و با افزايش نسبت بين گروه‌هاي ايزوسيانات و هيدروكسيل اين استحكام تا نقطه‌اي افزايش و از آن به بعد كاهش پيدا مي‌كند. همچنين با افزايش اين نسبت رفتار اتصال از نرمي به سمت ترد شدن ميل مي‌كند. در رفتار نمونه هيبريد در آزمون كشش نيز مشاهده گرديد كه پليمر باعث به تعويق افتادن پديده گلويي‌شدن در فلز و درنتيجه افزايش شكل‌پذيري فلز شده است. ميزان اعوجاج ايجاد شده در نمونه هيبريد هنگام خروج از قالب و رفتار آن در آزمون خمش سه‌نقطه‌اي نيز مورد شبيه‌سازي قرار گرفت. شبيه‌سازي توسط نرم‌افزار‌هاي آباكوس و مولدفلو صورت پذيرفت. بدين صورت كه نمونه پليمري در نرم‌افزار مولد فلو مورد تحليل جريان قرار گرفت و سپس اين نمونه به همراه تنش‌هاي ايجاد شده در آن وارد نرم‌افزار آباكوس شده و به فلز اتصال داده شد. در اين نرم‌افزار نمونه تا دماي محيط با خواص ويسكوالاستيك سرد گرديد و پس از ايجاد اعوجاج در آن مورد آزمون خمش سه‌نقطه‌اي قرار گرفت. خواص ويسكو‌الاستيك پليمر توسط آزمون رهايي از تنش بدست آمد. تماس بين دو لايه فلز و پليمر در نرم‌افزار آباكوس بصورت تماس چسبنده تعريف گرديد كه خواص اين تماس نظير سفتي، بيشينه استحكام بين ‌لايه‌اي و چقرمگي شكست براي هر سه مود اصلي شكست توسط آزمون تجربي و شبيه‌سازي محاسبه گرديد. با مقايسه ميزان اعوجاج نمونه تجربي با شبيه‌سازي خطاي 5 درصد و با مقايسه مدول خمشي نمونه تجربي با شبيه‌سازي خطاي 9 درصد قابل مشاهده مي‌باشد. كلمات كليدي: اتصال فلز به پليمر، TDI، پلي‌اُل، تماس چسبنده، ويسكوالاستيك، تزريق پلاستيك

217948

ساخت و توليد

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان