17448

17448

بررسي تاثير نانوصفحات گرافن بر رفتار خزشي چسب هاي سازه اي مورد استفاده در صنعت هوايي

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - سازه هاي هوايي

اسفند 1395

دكتر هادي خرمي شاد

مكانيك

سازه¬هاي اتصال چسبي داراي مزيت¬هاي همچون كاهش ضريب تمركز تنش، نسبت استحكام به وزن بالا و قابليت تحمل بارهاي برشي هستند. با اين وجود چسب¬هاي پايه پليمري به سبب ماهيت ويسكوالاستيك خود از استحكام كافي جهت تحمل بارهاي ثابت طولاني مدت برخوردار نبوده و لذا با گذشت زمان و با از دست دادن سفتي خود دچار تغيير شكل¬ خزشي مي¬شوند. هدف از انجام اين تحقيق بررسي تأثير نانوصفحات اكسيد گرافن بر رفتار خزشي اتصالات چسبي تكه لبه، تحت دما و سطوح تنش متفاوت است. بدين منظور آزمايش كشش استاتيكي در دماي 40، 50 و 60 درجه روي چسب خالص و حاوي 1/0 و 3/0 درصد وزني از نانوصفحات اكسيد گرافن صورت گرفته است. بيشترين ميزان استحكام برشي مربوط به حالت 1/0 درصد وزني نانوصفحات در دماهاي 40، 50 و 60 درجه سانتي¬گراد است كه به ترتيب 5/15، 7/5 و 6 درصد نسبت به چسب خالص افزايش نشان مي¬دهند. همچنين آزمايش خزش كششي در دماي 40 و 50 درجه سانتي¬گراد، سطح تنش 25 و 35 درصد استحكام برشي روي چسب خالص و حاوي 1/0 و 3/0 درصد وزني نانوذرات انجام شده است. نتايج مي-دهند كه در دماي 40 درجه سانتي¬گراد، كمترين جابه-جايي خزشي در 1/0 درصد وزني نانوصفحات اكسيد گرافن و در سطح تنش 25 و 35 درصد به¬وقوع مي¬پيوندد كه اين كاهش نسبت به چسب خالص به ترتيب 42 و 55 درصد است. همچنين در 1/0 درصد وزني نانوصفحات شيب آغازين مرحله اول خزش در سطوح تنش 25 و 35 به ترتيب 76 و 81 درصد و شيب مرحله دوم خزش در سطوح تنش 25 و 35 درصد به ترتيب 91 و 75 درصد كاهش نشان مي¬دهند. در دماي 50 درجه سانتي¬گراد و با گذر از دماي انتقال شيشه¬اي چسب، مقاومت خزشي افت كرده و مقدار جابه¬جايي خزشي به ميزان تنش اعمالي بستگي دارد. در اين دما بيشترين كاهش جابه¬جايي خزشي مربوط به چسب حاوي 3/0 درصد وزني نانوصفحات به ميزان 76 و31 درصد نسبت به چسب خالص است كه به ترتيب در سطح تنش 25 و 35 درصد به¬وقوع مي¬پيوندد. همچنين كمترين ميزان شيب آغازين مرحله اول و شيب مرحله دوم خزش در دماي 50 درجه سانتي¬گراد مربوط به چسب حاوي 3/0 درصد وزني نانوصفحات و در سطح تنش 25 درصد است كه به ترتيب 70 و 84 درصد نسبت به چسب خالص كاهش نشان مي¬دهند.

1396/03/21

1/1/1900 12:00:00 AM

Structural adhesive joints have advantages such as reduced stress concentration and high strength to weight ratio. However, due to the viscoelastic nature of polymer based adhesives, they do not have sufficient strength to withstand under long-term fixed loads and therefore over time with the loss of their stiffness, they experience creep deformation. The aim of this study is to eva​luate the effect of adding graphene oxide nanoplates (GONPs) on the creep behavior of single lap joints adhesives (SLJ) under different temperatures and stress levels. So the static tensile tests was conducted on the neat and reinforced samples with 0.1 and 0.3 wt% of GONPs at 40, 50 and 60°C. The highest shear strength improvement was obtaibed at 0.1 wt% of GONPs compared to naet adhesive.This improvement was 15.5, 5.7 and 6% at 0.1 wt% of GONPs compared to naet adhesive and was 15.5%, 5.7% and 6% at temperature of 40, 50 and 60°C, recpectively. Also tensile creep tests were performed at 40 and 50°C and stress levels of 25% and 35% of the shear strength and 0.1 and 0.3wt% of GONPs. The results showed that the highest creep strength obtained at 40 °C and 1.0 wt% of GONPs.The maximum reduction of Creep displacement was 42% and 55% related to 0.1wt% of GONPs at stress levels 25% and 35% compared to neat adhesive. The initial slope of the first creep stage showed a reduction of 76% and 81% at 25% and 35% of stress levels, respectively and the slope of second creep stage reduced by 91% and 75% at 25% and 35% of stress levels. At 50 ° C which is about the glass transition temperature (T_g) of the adhesive, creep resistance of the adhesive decreased considerably. At this temperature the maximum reduction of creep displacement obtained at 0.3 wt% of GONPs and was 76% and 31% for 25% and 35% stress levels, respectively. Also, the minimum reduction of initial slope of primery creep stage and the slope of second stage were 70% and 84% compared to naet adhesive that obtained at 3.0 wt% of GONPs for 25% of stress level.