23346

اثر استفاده از آلياژهاي حافظه‌دار بر رفتار خزشي كامپوزيت‌هاي پليمري

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

97-99

1399/12/19

دكتر محمود مهرداد شكريه

مهندسي مكانيك

در پژوهش حاضر، اثر استفاده از سيم‌هاي بلند حافظه‌دار براي تقويت پليمر اپوكسي خالص تحت بارگذاري خزشي با روش‌هاي مايكرومكانيك و آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين راستا ميزان بهبود رفتار خزشي در قطعات پليمري تقويت شده با سيم‌هاي حافظه‌دار و همچنين كرنش خزشي در پليمر خالص مورد بررسي قرار گرفته و نتايج مدلسازي مايكرومكانيك با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شدند. براي سادگي محاسبات مدل مايكرومكانيكي قانون اختلاط براي محاسبه سفتي كامپوزيت‌ها در نظر گرفته شد و با مدل چهارپارامتري برگر رفتار ويسكوالاستيك مواد مورد بررسي قرار گرفت. در مدلسازي انجام شده در تحقيق حاضر پارامترهاي تاثيرگذار بر روي رفتار خزشي قطعات پليمري نظير تعداد و ميزان پيش كرنش سيم‌ها، توسط مدل و با انجام آزمايش‌هاي تجربي مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج آزمايش‌هاي خزشي نمونه‌هاي پليمري تقويت شده با سيم‌هاي حافظه‌دار نشان دادند كه استفاده از دو سيم (62/0 درصد حجمي سيم حافظه‌دار) و چهار سيم (24/1 درصد حجمي سيم حافظه‌دار) با پيش كرنش 2% به ترتيب سبب كاهش 5/63 و 3/67 درصدي كرنش خزشي نسبت به قطعات پليمر اپوكسي گرديد و بهبود در نتايج حاصل شد. همچنين آزمايش‌ها نشان دادند كه با اعمال پيش‌كرنش 4% بر سيم‌هاي حافظه‌دار، پديده جدايش بين سيم و زمينه در نمونه‌ها اتفاق افتاد و اين پديده باعث تخريب نمونه‌ها، افزايش كرنش خزشي و در نتيجه تضعيف رفتار خزشي ‌گرديد. تطابق خوب نتايج بدست آمده از روش‌هاي آزمايشگاهي و مدل‌سازي مايكرومكانيك بيانگر قابليت مدل در پيش‌بيني رفتار خزشي قطعات پليمري تقويت شده با سيم‌هاي حافظه‌دار مي‌باشد. نتايج به دست آمده در تحقيق حاضر، استفاده از سيم‌هاي حافظه‌دار را به عنوان يك روش كاربردي براي بهبود خواص خزشي در مواد‌ پليمري معرفي مي‌كند.

1400/01/24

The effect of using shape-memory alloys on the creep behavior of polymer composites

3/9/2021 12:00:00 AM

In the present research, the use of the shape memory long wires to reinforce the pure epoxy polymer under creep loading has been investigated by micromechanical and experimental methods. In this regard, the creep behavior of polymer specimens reinforced with shape memory wires, and the creep strain of pure polymer have been investigated. Also, the results of micromechanical modeling were compared with experimental results. The affecting parameters on the creep behavior of polymeric specimens, such as the number and the pre-straining of wires which were studied by the micromechanical and experimental methods. The results of creep tests of reinforced polymer specimens have shown that the use of two and four shape-memory wires with a pre-strain of 2% reduced the creep strain by 63.5% and 67.3% compared to pure epoxy polymer specimens, respectively. Experiments have also shown that by applying a 4% pre-strain on the shape-memory wires, debonding between the wires and the matrix occurred. This phenomenon caused failure, increased the creep strain, and decreased the creep properties of the specimens. The good agreement between the theoretical and experimental results show the capability of the modeling approach in predicting of the creep behavior of polymer specimens reinforced with shape memory wires. The results obtained in this research, introduce the use of shape memory wires as a practical method to improve the creep properties of polymeric materials.

كامپوزيت‌هاي پليمري، آلياژهاي حافظه‌دار، كرنش خزشي، بهبود خواص مكانيكي، روش آزمايشگاهي، مدلسازي مايكرومكانيك

Polymer composites; Shape memory alloy; Creep strain; Micromechnnics; Experiments.