17941

17941

تعيين پارامترهاي قانون كشش-جدايش در چسب هاي تقويت شده با ذرات نانو

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

شهريورماه 1396

دكتر هادي خرمي شاد

مكانيك

استفاده از ذرات نانو در بهبود رفتار مكانيكي چسب ها و رزين ها كاربرد زيادي پيدا كرده است. يكي از كاربردهاي مهم ذرات نانو در چسب ها و رزين ها، بهبود رفتار شكست اين مواد مي باشد. ذرات نانو بسته به نوع، هندسه و درصد وزني آنها مي توانند اثرات متفاوتي را در رفتار شكست چسبها و رزين ها تحت مودهاي مختلف بارگذاري بگذارند. همچنين مدل ناحيه چسبناك نيز براي مدل سازي آسيب مكانيكي جايگاه ويژه اي پيدا كرده است. هدف از اين پژوهش بررسي تاثير نانو لوله هاي كربني چند ديواره بر رفتار شكست چسبهاي پايه اپوكسي تحت مود هاي بارگذاري I و II با استفاده از آزمونهاي آزمايشگاهي و مدل سازي عددي ميباشد. در اين پژوهش تاثير ذرات نانو لوله هاي كربني چند ديواره (MWCNTs ) با درصد هاي مختلف وزني 0.1 ، 0.3 و 0.5 جهت محاسبه انرژي شكست در چسب پايه اپوكسي تحت بارگذاري مود I و II و در نهايت بدست آوردن مدل ناحيه چسبناك به روش مستقيم مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج آزمونها نشان داد افزودن نانولوله هاي كربني چند ديواره باعث افزايش انرژي شكست در درصد هاي وزني 0.1 و 0.3 در مود I بارگذاري ميشود كه بيشترين ميزان بهبود انرژي شكست مود I در اثر افزودن 0.3 درصد وزني نانو لوله هاي كربني برابر با 113درصد نسب به چسب خالص بدست آمد. همچنين تحت مود II بارگذاري بيشترين ميزان بهبود انرژي شكست در اثر افزودن 0.1 درصد وزني نانو لوله هاي كربني برابر با 19درصد بدست آمد. با افزايش درصد هاي وزني نانو لوله هاي كربني از 0.3 براي اتصالات تحت مود I و از 0.1 براي اتصالات تحت مود II، ميزان انرژي شكست چسب روند نزولي به خود گرفت كه دليل آن كلوخگي ذرات بوده است. با توجه به عكس هاي SEM با افزودن نانولوله هاي كربن چند ديواره مكانيزم هايي نظير بيرون كشي، جدايش و پل زني ترك به وجود مي آيد كه افزايش انرژي شكست را به همراه دارد. رفتار شكست چسب تقويت شده با نانو لوله هاي كربني تحت مود هاي بارگذاري اول و دوم با استفاده از مدل ناحيه چسبناك مورد مدلسازي قرار گرفت. براي بدست آوردن پارامترهاي مدل ناحيه چسبناك از روشي بر پايه نرمي معادل استفاده شد. نتايج آزمايشگاهي و عددي مطابقت خوبي با همديگر داشتتند.

1396/07/30

10/22/2017 12:00:00 AM

The use of nanoparticles to improve the mechanical behavior of adhesive resins are widely used and has found .One of the important applications of nanoparticles in adhesives and resins is to improve the failure behavior of these materials. Nano particles, depending on their type, geometry and their weight percent, can have different effects on the behavior of the breakdown of adhesives and resins under different modes of loading. The cohesive zone model for mechanical damage modeling has found a special place. The purpose of this study was to investigate the effect of multi-wall graphene nanotubes on the behavior of epoxy base adhesive deflection under load loading modalities 1 and 2 using experiment tests and numerical modeling. In this research, the effect of multi-wall graphene nanotubes particles (MWCNTs) with different percentages weighing 0.1, 0.3 and 0.5 was used to calculate the fracture energy in the epoxy base adhesive under loading methods I and II, and finally obtaining the viscous region model by direct method has been studied. The results of the tests showed that the addition of multi-wall graphene nanotubes resulted in increased fracture energy in weight percentages of 0.1 and 0.3 in loading mode I, which is the highest improvement in the mode of I failure due to the addition of 0.3% by weight of carbon nanotubes to 113% relative to the adhesive Pure was obtained. Also under Mode II loading Most Improved fracture energy 0.1% by weight by adding carbon nanotubes equal to 19 %, respectively. By increasing the weight percentages of carbon nanotubes from 0.3 for connections under mode I and from 0.1 for connections under mode II, the amount of adhesive energy lost a downward trend due to particle lump. In the mode I adhesive fracture energy load of a double-edged caught by the test specimen cracked beam (DCB) and Mode II loading by bending test with end slot (ENF), respectively. According to SEM images, the addition of multi-wall carbon nanotubes results in mechanisms such as intrusion, crack separation and bridging, which results in increased fracture energy. The behavior of adhesive refractory behavior with carbon nanotubes was modeled under the first and second loading modes using the cohesive zone model. To obtain the parameters of the cohesive zone model, a method based on equivalent softness was used. The experimental and numerical results were in good agreement with each other.