شماره ركورد
20401
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
۲۰۴۰۱
پديد آورنده
حميدرضا فتحي
عنوان
تعيين خواص مكانيكي ناحيه بينوجهي سيمهاي حافظهدار و زمينه پليمري در بارگذاري ديناميكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مكانيك
سال تحصيل
۱۳۹۵
تاريخ دفاع
1398/2/2
استاد راهنما
پروفسور محمود مهرداد شكريه
دانشكده
مكانيك
چكيده
نگراني اصلي در استفاده از كامپوزيتهاي تقويتشده با سيمهاي حافظهدار جدايش سيم از زمينه پليمري حين اعمال بارهاي مختلف ميباشد. ازاينرو تعيين خواص بين وجهي سيم و زمينه پليمري و همچنين تعيين توزيع تنش در كامپوزيتهاي حاوي سيمهاي حافظهدار از اهميت ويژهاي برخوردار است. در پاياننامه پيش رو با استفاده از قانون حداقل انرژي مكمل و روابط تئوري الاستيسيته يك مدل تحليلي جديد براي محاسبه تنشهاي بين وجهي سيم حافظهدار و زمينه پليمري ارائه شد. در مدل حاضر بهمنظور ارائه روابط دقيقتر، تنشهاي مماسي و شعاعي نيز در نظر گرفته شدند كه در مدلهاي قبلي نظير تئوري تأخير برشي ناديده گرفته شده بودند. همچنين يك رابطه جديد براي محاسبه بيشينه تنش برشي بينوجهي ارائه شده است كه براي نخستين بار اثرات پيشكرنش، دماي فعالسازي، تنش بازيابي و ضريب انبساط حرارتي را در نظر ميگيرد.
در ادامه اثر پيشكرنش سيمهاي حافظهدار نيتينول موجود در زمينه اپوكسي روي توزيع تنشهاي بين وجهي، با اعمال آزمون بيرون كشيدن الياف بهصورت آزمايشگاهي در نمونههاي بدون پيشكرنش و پيشكرنش 2و 4 درصد مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه اعمال پيشكرنش و سپس جاسازي سيمها در زمينه اپوكسي و در ادامه فعال كردن سيمها با اعمال حرارت، باعث ايجاد تغييراتي در توزيع تنش شد و نيروي اوليه جدايش با افزايش پيشكرنش افزايش يافت.
همچنين اثر نرخ بارگذاري بهصورت آزمايشگاهي روي سيمهاي حافظهدار بررسي گرديد. نتايج بيانگر اين بودند كه افزايش نرخ بارگذاري منجر به كاهش استحكام كششي و مدول يانگ شد. به گونهاي كه استحكام سيمها در نرخ 400 ميليمتر بر دقيقه حدود 5.5 درصد نسبت به نرخ بارگذاري 0.3 ميليمتر بر دقيقه كاهش يافت. در پايان اثر نرخ بارگذاري روي خواص بين وجهي سيمهاي حافظهدار و زمينه اپوكسي در كامپوزيتهاي هوشمند حاوي سيمهاي حافظهدار بهصورت تئوري و آزمايشگاهي بررسي شد و نتايج مقايسه شدند. آزمايشهاي بيرون كشيدن سيمها از زمينه پليمري در سه نرخ بارگذاري 0.3، 25 و 400 ميليمتر بر دقيقه انجام شدند. نتايج نشان دادند كه استحكام بين وجهي با افزايش نرخ بارگذاري افزايش يافتند بهگونهاي كه در نرخ بارگذاري 400 ميليمتر بر دقيقه استحكام بين وجهي نسبت به نرخ بارگذاري 0.3 ميليمتر بر دقيقه 70 درصد افزايش داشت.
واژههاي كليدي: كامپوزيت تقويتشده با سيم حافظهدار، استحكام بينوجهي، آزمون بيرون كشيدن الياف، نرخ بارگذاري، روش انرژي
تاريخ ورود اطلاعات
1398/02/09
عنوان به انگليسي
Characterization of Interfacial Properties of SMA/Polymer Composites under Dynamic Load
تاريخ بهره برداري
4/22/2019 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حميدرضا فتحي
چكيده به لاتين
The major concern in using the shape memory alloy (SMA) wires embedded in a polymer matrix is the possibility of debonding between SMA and the surrounding polymer due to the SMA phase transition recovery stress. Hence, it is important to examine the distribution of stresses in the SMA wire and the surrounding matrix.
In this thesis, using the principle of the minimum complementary energy a new analytical model was developed to determine the axial, radial, and shear stresses along the SMA/polymer interface. By considering the radial and hoop stresses in the present analytical model, while ignored in the classical shear-lag model, more accurate results were obtained. Furthermore, by considering the effects of the SMA wire pre-strain, actuating temperature, recovery stress and thermal expansion, a novel relationship was also presented for calculating the maximum interfacial shear stress. To show the effect of the SMA wire pre-strain on the distribution of stresses throughout the SMA/epoxy interface, experimental pull-out tests were conducted at different pre-strain levels in the SMA wire. Results showed applying the pre-strain in the SMA wire followed by a thermal activation enhanced the debonding load between the SMA wire and epoxy matrix and caused a significant variation in the stress distribution.
Moreover, the effect of loading rate on the tensile properties of the SMA wires was also examined using tensile tests. According to results, increasing the loading rate led to a reduction in the tensile strength and Young’s modulus of the SMA wires.
Furthermore, Experimental pull-out tests were performed at three different loading rates with the crosshead speeds of 0.3, 25 and 400 mm/min. On the other hand, interfacial shear strength between SMA and polymer was improved in higher loading rates. Enhancement of 70% was obtained for the interfacial shear strength at 400 mm/min in comparison with 0.3 mm/min crosshead speed. Moreover, the optical microscopy was utilized to investigate the effect of the generated recovery force in the SMAs, on the compressive zone in SMA/polymer specimens.