15051

15051

ارائه مدل ساختاري وابسته به نرخ كرنش براي كامپوزيت‌هاي پليمري

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - جامدات

شهريورماه 1394

شهريورماه 1394

دكتر محمودمهرداد شكريه

مكانيك

چكيده رفتار كامپوزيت‌هاي پليمري هيبريدي (تركيبي از رزين، نانوذرات و الياف) وابسته به نرخ كرنش است، از اين رو لازم است كه رفتار آن‌ها در نرخ‌هاي كرنش متفاوت مشخصه‌سازي شود. از آن‌جا كه مشخصه‌سازي آزمايشي رفتار كامپوزيت‌ها زمان و هزينه‌بر است، در اين تحقيق، مدلي بنام مدل ديناميكي ساختاري-مايكرومكانيكي كامپوزيت هيبريدي ارائه مي‌شود. ابتدا براي پيش‌بيني رفتار وابسته به نرخ كرنش پليمر خالص تحت بارگذاري كششي يا پيچشي، مدلي بنام مدل ديناميكي ساختاري تعميم‌يافته ارائه مي‌شود. اين مدل خود شامل سه بخش است: بخش اول، مدلي مادي است كه رفتار وابسته به نرخ كرنش الاستيك پليمر خالص را پيش‌بيني مي‌كند. در بخش دوم، رفتار غيرالاستيك پليمر خالص با استفاده از مدل اصلاح‌شده جانسون-كوك پيش‌بيني مي‌شود. بخش سوم نيز يك مدل مادي است كه استحكام نهايي پليمر خالص را پيش‌بيني مي‌كند. مدل ديناميكي ساختاري تعميم‌يافته با دقتي بسيار مطلوب در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي خواص مكانيكي وابسته به نرخ كرنش پليمر خالص را پيش‌بيني مي‌كند. با تركيب مدل ديناميكيساختاري تعميم‌يافتهبا مدل مايكرومكانيكي هالپين-تساي، مدل ديناميكي ساختاري-مايكرومكانيكي نانوكامپوزيت ارائه مي‌شود. اين مدل توانايي پيش‌بيني رفتار پليمر تقويت‌شده با نانوالياف كربن در نرخ كرنش و كسرحجمي تقويت‌كننده دلخواه را داراست. با تركيب مدل ديناميكيساختاري تعميم‌يافتهبا مدل مايكرومكانيكي پلاستيسيته هوانگ، مدل ديناميكي ساختاري-مايكرومكانيكي كامپوزيت اليافي ارائه مي‌شود كه رفتار مكانيكي وابسته به نرخ كرنش كامپوزيت تك‌جهته تحت بارگذاري كشش طولي، كشش عرضي و برش داخل صفحه‌اي را در نرخ كرنش و كسر حجمي دلخواه از الياف با دقتي بسيار مطلوب پيش‌بيني مي‌كند. در انتها با تركيب مدل ديناميكي ساختاري تعميم‌يافته،مدل مايكرومكانيكي هالپين-تساي و مدل مايكرومكانيكي پلاستيسيته هوانگ، مدل ديناميكي ساختاري-مايكرومكانيكي كامپوزيت هيبريدي ارائه مي‌شود كه توانايي پيش‌بيني رفتار كشش طولي، كشش عرضي و برش داخل صفحه‌اي كامپوزيت اليافي تقويت‌شده با نانوذره را داراست. مقايسه پيش‌بيني مدل از رفتار كامپوزيت‌هاي مختلف با داده‌هاي آزمايشي ارايه شده در اين تحقيق و همچنين داده‌هاي آزمايشي موجود در منابع، دقت مطلوب پيش‌بيني رفتار ماده را نشان مي‌دهد. واژه‌هاي كليدي:مدل ديناميكي ساختاري تعميم‌يافته، مايكرومكانيك، مواد كامپوزيت، نانو ذرات، الياف، نرخ كرنش، رفتار كششي و برشي.