18746

۱۸۷۴۶

بررسي رفتار شكست اتصالات چسبي تقويت شده با نانوصفحات اكسيد گرافن جهت دهي شده

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك مواد و سازه هاي مركب

فروردين ۱۳۹۷

دكتر هادي خرمي شاد

مكانيك

در اين تحقيق به بررسي رفتار شكست اتصالات چسبي تقويت شده با نانوصفحات اكسيد گرافن جهت¬دهي شده با استفاده از ميدان الكتريكي جريان مستقيم پرداخته شده است. با آزمايش نمونه¬ها¬ي تير يك¬سر گيردار دولبه تحت مود اول شكست، بيشينه¬ي نيروي تحمل شده و همچنين چقرمگي شكست در درصد¬هاي وزني¬ 1/0، 3/0 و 5/0 براي آرايش تصادفي و جهت¬دهي شده¬ي نانوصفحات اكسيد گرافن مورد بررسي قرار گرفته است. با افزودن نانوصفحات اكسيد گرافن با آرايش تصادفي در درصد وزني¬هاي 1/0، 3/0 و 5/0 بيشينه¬ي نيروي تحمل شده¬ي نمونه¬ي DCB در حالت تصادفي نسبت به حالت چسب خالص به ترتيب %76، %92 و %12 و در حالت جهت¬دهي شده به ترتيب %148، %120 و %4/10 افزايش مي¬يابد. همچنين انرژي شكست اتصالات تقويت شده با نانوصفحات اكسيد گرافن در درصد¬هاي وزني 1/0و 3/0 براي حالتي كه نانوصفحات آرايش تصادفي داشته، نسبت به چسب تقويت نشده به ترتيب %63 و %91 بهبود يافته و در حالت هم¬راستا با افزايش به ترتيب %133 و %124 همراه بوده است. انرژي شكست اتصالات چسبي تقويت شده با 5/0 درصد وزني گرافن در حالت تصادفي آرايش يافته و هم¬راستا نيز به ترتيب %12 و %17 كاهش پيدا كرده¬اند. به منظور تحليل رفتار شكست اتصالات و مكانيزم¬هاي چقرمه¬كننده، با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي به بررسي سطح شكست اتصالات پرداخته شده و نتيجتا تصاوير به¬دست آمده، جهت¬گيري نانوصفحات و مكانيزم¬هاي چقرمه¬كننده را نشان مي¬دهد. در پايان با رسم نمودار دوخطي كشش-جدايش و به منظور ارزيابي نتايج، به مدل¬سازي المان محدود نمونه¬ها با استفاده از مدل ناحيه¬ي چسبناك پرداخته شده است كه نتايج به¬دست آمده از تحليل¬هاي المان محدود، تطابق خوبي با نتايج آزمايشگاهي نشان مي¬دهند.

1397/02/10

4/30/2018 12:00:00 AM

The increasing use of adhesive joints has been recently followed by the demand for higher mechanical properties. In this paper, the fracture behavior of adhesive joints reinforced with GOPs aligned by a direct current electric field was investigated. The fracture behavior of the adhesive joints reinforced with 0.1, 0.3 and 0.5 wt% of either randomly dispersed or aligned GOPs were studied under mode I loading using DCB tests and a direct cohesive zone model (CZM) technique. The fracture energy of the adhesive joint reinforced 0.1 and 0.3 wt% of the randomly dispersed GOPs increased 63% and 91%, respectively, in comparison with the unreinforced adhesive. While it increased 133% and 124% for the adhesive joints reinforced with 0.1 and 0.3 wt% of aligned GOPs, respectively. The adhesive joints including 0.5 wt% of the randomly dispersed and aligned GOPs showed a decrease of 17% and 12% in the fracture energy, respectively, compared to the unreinforced adhesive. In order to analyze the toughening mechanisms underlying the alterations in the fracture behavior of the adhesives, the scanning electron microscopy (SEM) technique was employed. The SEM micrographs confirmed the alignment and toughening mechanisms of the GOPS. Last but not least, the CZM parameters and bilinear traction-separation curves were obtained the adhesive joints were simulated using them. The numerical and experimental results were observed to be reasonably consistent.