شماره ركورد
15494
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
15494
پديد آورنده
اميررضا حقيقتخواه
عنوان
خستگي خمشي نانوكامپوزيتهايپليمري اليافي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
طراحي كاربردي مكانيك مواد و سازههاي كامپوزيتي
سال تحصيل
شهريور1394
تاريخ دفاع
شهريور1394
استاد راهنما
دكتر محمود مهرداد شكريه
استاد مشاور
دكتر مسعود اسمخاني
دانشكده
مكانيك
چكيده
خستگي يكي از مهمترين و كليديترين عوامل واماندگي قطعات در بارگذاريهاي متناوب بوده و بر اساس نوع بارگذاري به انواع كششي، فشاري، خمشي، برشي يا تركيبي تقسيم ميشود.هدف اين پاياننامه، گسترش يك مدل خستگي براي پيشبيني نمودار كاهش سفتي نرمالشده كامپوزيت پليمري تقويتشده با الياف كوتاه و نانوذره تحت بارگذاري خستگي خمشي در شرايط كنترل جابجايي در نسبت تنش متغير است. براي اين منظور، در ابتدا، مدل پيشبينيكننده رفتار كاهش سفتي نرمالشده كامپوزيت موسوم بهX-NFSD توسعه داده شده است. سپس براي پيشبيني رفتار كاهش سفتي نانوكامپوزيت، با تركيب مدل كاهش سفتي نرمالشده و مدلهاي بر پايه مايكرومكانيك، مدل پيشبينيكننده رفتار كاهش سفتي نرمالشده نانوكامپوزيت پليمري اليافي موسوم بهNano-X-NFSDتوسعه داده شده است. اين مدل قادر است تنها با داشتن نتايج آزمايشهاي خستگي كامپوزيت الياف كوتاه شيشه/ رزين اپوكسي بدون حضور نانو ذرات، نمودار كاهش سفتي نرمال شده كامپوزيت پليمري اليافي با افزودنيهاي نانوذرهاي را پيشبيني كند.
جهت ارزيابي مدلهاي توسعهيافته لازم است تا آزمونهاي مختلف استاتيكي و خستگي انجام پذيرند. ابتدا در شرايط استاتيكي، خواص مكانيكي رزين اپوكسي و رزين اپوكسي تقويتشده با نانوذرهها و كامپوزيت الياف كوتاه شيشه/ رزين اپوكسي بهعنوان خواص اوليه بررسي شدهاند. سپس با بهرهگيري از نانورشتههاي كربن در درصد وزني بهينه، نانوكامپوزيت 25/0 درصد وزني نانورشتههاي كربن/ الياف كوتاه شيشه/ رزين اپوكسي ساختهشده و در شرايط استاتيكي، خواص مكانيكي بهطور كامل مشخصهسازي شده است. در اين آزمايشها ملاحظه گرديد كه جهت رسيدن به بيشينه خواص مكانيكي (استحكام، سفتي كششي و استحكام، سفتي خمشي)، نوع و درصد وزني نانوذره بسيار مهم ميباشد. چنانچه با افزودن نانورشتههاي كربن به رزين اپوكسي، مقدار 25 درصد افزايش در استحكام كششي مشاهده شده است. همچنين با افزودن 25/0 وزني از نانو رشتههاي كربن به كامپوزيت الياف كوتاه شيشه/رزين اپوكسي، استحكام كششي و خمشي به ترتيب22 و 5/15 درصد افزايش يافتهاند.
براي انجام آزمون خستگي خمشي، دستگاه آزمون خستگي خمشي با عنوانBFM-110 طراحي و ساخته شده است.اين دستگاه توانايي انجام آزمون خستگي خمشي در شرايط كنترل جابجايي ثابت را داشته و امكان اندازهگيري سفتي باقيمانده نمونه را فراهم ميآورد.در مرحله بعد، آزمون خستگي خمشي نمونههاي كامپوزيت الياف كوتاه شيشه/ رزين اپوكسي در سطوح مختلف تنش اعماليانجامشده و ميانگين خطاي مدل X-NFSD به ميزان 6/4 درصد مشاهده گرديده است. براي ارزيابي مدل Nano-X-NFSD، آزمون خستگي خمشي نمونههاي نانوكامپوزيت 25/0 درصد وزني نانورشتههاي كربن/ الياف كوتاه شيشه/ رزين اپوكسي در سطوح مختلف تنش اعمالي انجامشده و بيشينه خطاي مدل كمتر از 10 درصد مشاهده شده است. در تمامي اين مراحل، ارزيابي صحت مدلهاي توسعهيافتهبهخوبي مورد تأييد قرار گرفته است.
واژههاي كليدي:خستگي خمشي، كنترل جابجايي، مدلسازي، الياف كوتاه ، Nano-X-NFSD، X-NFSD