18721

۱۸۷۲۱

بررسي تجربي اثر نانوالماس بر رفتار شكست نانوكامپوزيت هاي پايه پليمري در معرض بار برشي خارج از صفحه

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك مواد و سازه هاي كامپوزيت

بهمن ۱۳۹۶

دكتر مجيدرضا آيت الهي

مكانيك

چكيده هدف پژوهش حاضر مطالعه تجربي اثر نانوالماس بر رفتار شكست مكانيكي نانوكامپوزيتهايي است كه در معرض بار برشي خارج از صفحه قرار گرفتهاند. با بررسيهايي كه در ميان مقاالت و پژوهشهاي گذشته تاكنون انجام شد، دريافت گرديد كه پژوهشها در زمينه شكست با بارگذاري خارج از صفحه خصوصا در حالت مود III شكست و مودهاي تركيبي آن انگشتشمار ميباشد. همچنين از تقويتكننده نانوالماس كه در اين پژوهش مطالعه بر روي اثر آن انجام شده نيز تاكنون در پژوهشهاي اندكي استفاده شده است. در اين پژوهش اثر افزودن 1/0 درصد وزني از نانوالماس به رزين خالص بر روي خواص شكست بررسي گرديده است. مودهاي آزموده شده مود I خالص، مود III خالص و مود تركيبي III/I ميباشند. مقادير چقرمگي شكست با استفاده از مدلسازي كامپيوتري نمونهها بدست آمده است. نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه در مود I افزايش اندكي در مقدار چقرمگي شكست با افزودن نانوالماس حاصل ميشود. اين افزايش در مود تركيبي III/I به مقدار چشمگيري ميرسد اما در مود III كاهش نسبتا چشمگير چقرمگي شكست مشاهده ميشود. نتايج اين پژوهش با نتايج پژوهش مرتبط ديگري كه از نانوتيوب كربن در آن استفاده شده مقايسه گرديدهاند. سازوكارهاي تقويتكنندگي شناخته شده بررسي گرديدهاند و در مورد اثر نانوالماس، روي اين سازوكارها بحث و بررسي انجام شده است. همچنين با استفاده از ميكروسكوپ نوري و تصويربرداري الكتروني بازتابي )SEM )سطح شكست نمونهها به منظور بررسي دقيقتر وارسي شده است. واژگان كليدي: نانوكامپوزيت، نانوالماس، چقرمگي شكست، بار برشي خارج از صفحه، مود III شكست

1397/02/02

4/22/2018 12:00:00 AM

Abstract The aim of the current research is to conduct an experimental study on the effect of nanodiamond particles on the fracture behavior of the nanocomposites which are under the out of plane shear loading. After reviewing the previous researches, it became evident that there are only a few works done on the subject of fracture as a result of out of plane loading, especially in cases of mode III and mixed mode loading conditions. Also the use of nanodiamond particles, the effect of which is studied in the current research, is rarely considered in the current literature. In this research, the effect of adding a 0.1% wt of nanodiamond particles on the fracture toughness of the pure resin is studied. The considered loading modes include pure mode I, pure mode III, and mixed mode of I and III. Fracture toughness is achieved by means of finite element modeling. Gathered results display a small increase in fracture toughness as a result of adding nanodiamond particles in case of mode I loading. This enhancement however, reaches a significant amount in case of mixed mode I/III loading, but results in a considerable decrease of fracture toughness under mode III loading. Obtained results are compared to the results of a relevant research which has invistegated effects of MWCNT on fracture behavior of nanocomposites. Well known reinforcement mechanisms are reviewed and are discussed with focus on the effect of nanodiamond. In order to obtain a better understanding of the pertinent mechanisms, fracture surface of the samples is studied, using the optical microscope and scanning electron microscope. Keywords: nanocomposite, nanodiamond, fracture toughness, out of plane shearing load. Mode III fracture