18800

۱۸۸۰۰

تاثير شرايط بارگذاري مختلف روي خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

بهمن ۱۳۹۶

دكتر عربي - دكتر خاوندي

مواد و متالورژي

چكيده در اين تحقيق رفتار خستگي ترموپلاستيك نيمه كريستالي پلي اتر اتر كتون مورد بررسي قرار گرفته است. چندين عامل بر روي رفتار خستگي ترموپلاستيك‌ها، به ويژه پلي اتر اتر كتون تاثيرگذار است كه به بررسي نتايج آنها در شرايط مختلف پرداخته شده است. از جمله‌ي اين عوامل مي‌توان به فركانس، دما، رطوبت، الياف تقويت كننده و طول و جهت گيري آنها و ... اشاره كرد. روش‌هاي انجام آزمايش‌هاي مختلف براي مقايسه پاسخ مكانيكي و رفتار شكست پليمر ترموپلاستيك پلي اتر اتر كتون تحت بارگذاري آزمايش كشش آهسته، كشش با نرخ كرنش بالا و خستگي در اين تحقيق بكار گرفته شد. آزمايش‌هاي خستگي با نرخ كرنش هاي متفاوت از 0.003 بر ثانيه تا 60 بر ثانيه و در دماهاي متفاوت براي مقايسه ويژگي معمول نمونه ها تحت شرايط متفاوت اعمال شده است. نتايج بدست آمده نشان داد كه تنش ديناميكي در مقايسه با تنش كششي شبه استاتيك، شكست ترد ايجاد مي كند. براي مثال ماكزيمم تنش حدود 20 درصد افزايش پيدا مي‌كند درصورتي كه تنش تسليم حدود 100 درصد تغيير مي‌كند. همچنين در آزمايش‌هاي خستگي در تنش ها و فركانس هاي مختلف، ارزيابي افزايش دما در طي بارگذاري چرخه‌اي و تاثير آن روي رفتار شكست انجام شده است و به وضوح تاثير گرمايش در مدول و خواص مكانيكي پلي اتر اتر كتون بررسي شده است. براي مثال براي نمونه اي كه در فركانس 50 هرتز و دامنه تنش 75 مگاپاسكال انجام شده است افزايش دماي C°55 مشاهده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه تحت آزمايش خستگي در فركانس‌ها‌ و تنش‌هاي بالا ماده تنها شامل شكست ترد نمي‌باشد بلكه در اثر خودگرمايش ماده تركيبي از شكست ترد و نرم را شامل مي‌شود. در ادامه مدلي براي محاسبه ميزان انرژي تلف شده در فركانس هاي مختلف و دامنه تنش 68 مگاپاسكال در خستگي كشش- كشش ارائه شده است.

1397/02/09

4/29/2018 12:00:00 AM

Testing methods have been developed to compare the mechanical responses and failure behavior of polyether-ether-keton (PEEK) thermoplastic polymer, under quasi-static, high strain rate tensile tests and fatigue loading. Tensile tests were performed with the strain rates varying from 0.0003 s-1 to 60 s-1 and at different temperatures to compare the flow characteristics of the samples undergone various testing conditions. Fatigue test at different amplitudes and frequencies were also performed to evaluate the temperature rise during cyclic loading and its effect on the fracture behavior. Results show that dynamic tension, in comparison with quasi-static behavior, causes brittle fracture; whereas under fatigue test at high frequencies and loading amplitudes the material behaves not only a more ductile behavior but also it clearly shows the influences of induced self-heating in the modulus and mechanical properties of PEEK were significant. Polymeric materials are visco-elastic materials with very low heat transfer coefficient, it is the main reason why when a polymer is subjected to cyclic fatigue behavior is increasing in the temperature. So the major aim of this research is to discuss about the induced temperature and its effect on the fracture surface. In the fatigue behavior, along with increasing in the cycles the lifetime of the material is decreasing, here it is not only mechanical fatigue that influence the fatigue lifetime either it is also thermal fatigue which is caused by the heating energy which is dissipated in the material. In this research also we want to analyze two kinds of fatigue (thermal and mechanical) and investigate their effects on PEEK and also we defined a model to calculi the dissipation energy in accordance with the cycles for different frequencies with constant amplitude.