18245

۱۸۲۴۵

بررسي خواص مكانيكي اتصالات چسبي تقويت شده با نانو لوله هاي كربني جهت گيري شده

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

آبان ۱۳۹۶

دكتر هادي خرمي شاد

مكانيك

محققان روش¬هاي مختلفي براي افزايش استحكام اتصالات چسبي ارائه داده¬اند. از جمله اين روش¬ها مي¬توان به تغيير پارامترهاي هندسي اتصال، اضافه نمودن ذرات در ابعاد مختلف، اضافه كردن الياف به لايه چسب و غيره اشاره نمود. در اين اتصالات با اضافه كردن نانوذرات مختلف از قبيل نانوذرات كربن، گرافن، خاك رس و غيره به ماده پايه چسب سبب بهبود خواص مكانيكي در اتصال مي¬شوند. برخي از نانوذرات از جمله نانولوله¬هاي كربني به دليل رشته¬اي بودن ساختار آنها داراي خواص متفاوتي در جهت طولي و عرضي مي¬باشند؛ روش¬هاي گوناگوني به منظور بدست آوردن جهت¬گيري مناسب ذرات در فاز زمينه از قبيل ميدان¬هاي الكتريكي و مغناطيسي ارائه گرديده است. در اين تحقيق با بكارگيري از ميدان الكتريكي به منظور جهت¬دهي نانولوله¬هاي كربني در لايه چسب استفاده شده است. نانولوله¬ها در ماتريس چسب توزيع شده و با ساخت نمونه تير يكسر گيردار دولبه و آزمايش آن تحت مود I، استحكام اتصال در درصد وزني¬هاي 1/0، 3/0 و 5/0 در حالات توزيع نانولوله¬ها بصورت پراكنده تصادفي و جهت¬دهي شده مورد بررسي قرار گرفته است. با اضافه كردن 1/0 و 3/0 درصد وزني نانولوله¬كربني به ترتيب با افزايش 1/20 و 8/54 درصد در استحكام اتصال اما با اضافه كردن 5/0 درصد وزني نانولوله كربني با كاهش 6/50 درصد نسبت به حالت چسب تقويت نشده همراه بوده است. با جهت¬دهي نانولوله¬ها استحكام اتصال نيز نسبت به حالت پراكنده تصادفي در درصد وزني¬هاي 1/0، 3/0 و 5/0 به ترتيب با 31، 4/20 و 3/0- درصد تغيير همراه بوده است. در انتها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني تصاوير سطح مقطع شكست مورد بررسي قرار گرفته است كه تصاوير نشان دهنده¬ي مكانيزم¬هاي افزايش استحكام توسط نانولوله¬ها و جهت¬گيري آنها مي¬باشد. از روش مدل‌سازي ناحيه چسبناك، به‌ منظور بررسي رفتار شكست اين چسب‌‌ها استفاده شد است. نمودارهاي كشش-جدايش چسب‌‌ها با درصدهاي مختلف وزني و حالت پراكنده تصادفي و جهت-گيري شده ترسيم شد است.

1396/10/10

12/31/2017 12:00:00 AM

Adhesive joints, due to their unique features, are the most widely used joints in various industries, such as aerospace and marine industries. Researchers have provided various methods for increasing the strength of adhesive joints. Among these methods, it is possible to change the geometric parameters of the adhesive joints, adding particles in different dimensions, adding fibers to the adhesive layer and adding various nanoparticles, such as carbon nanoparticles, graphene, clay, etc. to the adhesive base material to improves mechanical properties in the joint. Some of the nanoparticles such as carbon nanotubes, have different properties in the longitudinal and transverse direction due to their structure. various methods are used to control orientation of the particles in the resin, such as electric and magnetic field. In this research, was used an electric field to align the carbon nanotubes in the adhesive layer. The nanotubes are distributed in the adhesive and by making a double cantilever beam, mode I tested and the maximum adhesive joint strength in the weight percentages of 0.1, 0.3 and 0.5 was investigated in random and align nanotube distribution states. Adding 0.1 and 0.3 wt.% of carbon nanotubes increased by 20.1% and 54.8%, respectively, but added 0.5 wt.% Carbon nanotube decrease to 50.6% compare to non-reinforced adhesive. With the align of the nanotubes, the maximum adhesive joint strength was also increase compare to random state. In the 0.1, 0.3 and 0.5 wt.% carbon nanotubes maximum adhesive joint strength 31, 21.4 And -0.3% changed, respectively. The cohesive zone model was used to investigate the failure behavior of these adhesives. The traction-separation parameters were described. Traction-separation graphs of adhesives with different wt.% and random and align proportions were investigated. Finite element analysis was also done and there was acceptable agreement between experimental and numerical curves.