19685

۱۹۶۸۵

بررسي رفتار خزشي هيبريد نانوكامپوزيت گرافن و نانو لوله هاي كربن/اپوكسي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

شهريورماه ۱۳۹۵

دكتر محمود مهرداد شكريه

مكانيك

هدف از انجام اين پروژه ساخت نمونه هاي نانوكامپوزيت و به دنبال آن آزمايش و مشاهده فرآيند خزش بر روي نانوكامپوزيت¬هاي گرافن 1/0درصد وزني/اپوكسي، نانولوله¬هاي كربن 1 درصد وزني/اپوكسي و هيبريد نانوكامپوزيت 1/1 درصد وزني متشكل از دو تقويت كننده گرافن و نانولوله هاي كربني با درصد وزني 1/0 و 1 در رزين اپوكسي ميباشد. پس از مطالعات تجربي و مقايسه بهبود خواص خزشي اين نوع نانوكامپوزيت¬ها با رزين اپوكسي، به منظور شبيه سازي نانوكامپوزيت¬هاي گرافن و نانو لوله¬هاي كربن با توزيع تصادفي در رزين اپوكسي، از روش هاي مدلسازي عددي و تحليلي استفاده شده است. در اين پژوهش براي شبيه سازي رفتار خزشي ماده هيبريد نانوكامپوزيت ابتدا براي هر يك از نانو كامپوزيت¬هاي گرافن/اپوكسي و نانو لوله¬كربن/اپوكسي با همان درصد وزني كه اين مواد در مطالعات تجربي آزمايش شده بودند مدلسازي انجام گرفته است، سپس كرنش خزشي هيبريد نانوكامپوزيت با استفاده از نتايج مدلسازي هريك از نانوكامپوزيت¬هاي گرافن/اپوكسي و نانولوله¬كربن/اپوكسي با توجه به ميزان درصد حضور هريك از تقويت كننده ها و به كمك روابط مايكرومكانيك پيش¬بيني شده است. در فرايند مدلسازي به روش اجزاي محدود، رزين به صورت محيطي كاملا پيوسته در نظر گرفته شده سپس با استفاده از مبحث مكانيك محيط پيوسته، ساختاري معادل تير براي شبيه سازي نيروهاي بين اتمي حاصل از پيوند كووالانس بين اتم هاي كربن-كربن استفاده شده است. همچنين در ناحيه فاز واسط بين اتم هاي كربن تقويت كننده ها و رزين اطراف آنها كه از پيوند هاي ضعيف واندروالس تشكيل شده و نقش بسيار حائز اهميتي در انتقال نيرو از محيط رزين به تقويت كننده ها و در نتيجه خواص نهايي نانوكامپوزيت ايفا مي¬كنند، المان فنر غير خطي بكارگرفته شده و تاثير توزيع تصادفي نانو صفحات گرافن و نانو لوله¬هاي¬كربن در محيط ماتريس، توسط روابط مايكرومكانيك در نتايج مدلسازي اعمال شده است و در نهايت نتايج حاصل از مدلسازي و آزمايش تجربي براي هريك از مواد مقايسه شده است. مقايسه نتايج مدلسازي رزين خالص، نانوكامپوزيت¬ها و هيبريد نانوكامپوزيت تحت شرايط آزمايشگاهي تست خزش، با نتايج آزمايش تجربي همين مواد، اختلاف اندكي را نشان ميدهد كه اين خود مويد صحت روش مدلسازي كرنش خزشي ميباشد. واژه‌هاي كليدي: هيبريد نانوكامپوزيت گرافن¬و نانو لوله¬كربن، پديده خزش، مدلسازي اجزاي محدود، روابط مايكرومكانيك، مكانيك محيط پيوسته و نيروهاي واندروالسي

1397/08/23

Creep Behavior Investigation of Hybrid Graphene & CNT/Epoxy Nanocomposites

11/14/2018 12:00:00 AM

The main purpose of the present research is making samples followed by experimental tests to observe creep behavior of graphene 0/1%wt./epoxy, CNT 1%wt./epoxy and a hybrid of graphene 0/1%wt. & CNT1%wt./epoxy nano-composites. After Experimental studies and comparision of the creep properties improvement for such nano-composites with neat epoxy, to simulate randomly distribution of graphene nano sheets and carbon nano tubes in the resin, numerical modeling and analytical methods have been used. In this research to find a close simulation of hybrid nano-composite, first modeling stages have been done for every nano-composites of graphene/epoxy & CNT/epoxy with the same percentage of reinforcement particles that had been used in the samples, then the hybrid nano-composite’s creep strain has been estimated by the help of modeling results for every nanocomposites of graphene/epoxy & CNT/epoxy also Micromechanics relations considering percentage of the reinforcement particles. In FEM modeling, resin has been considered as a continues environment, then using continuum mechanics subject, equivalent structural beams for simulation atomic bonds (Covalent C-C) have been applied also in interphase area between carbon atoms of reinforcement particles and resin around them, the week Van der Waals bonds which have very important role in force transmission from resin to reinforcements have been considered by nonlinear spring element. The influence of randomly distribution of graphene nano sheets & CNTs in the matrix; has been applied by Micromechanics relations on the modeling results. By comparing modeling results for pure resin, nanocomposites and hybrid under creep test conditions with experimental results for such materials shows small difference, this confirms the accuracy of modeling method of creep strain. Keywords: Graphene, CNT/Epoxy Hybrid Nanocomposite-Creep Behavior’s FEM Modeling-Continum Mechanics-Van der Waals Forces