28306

بررسي تاثير حرارت بر چقرمگي شكست كامپوزيت هاي پر شده با نانو ذرات سيليكا

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1401

1401/12/21

دكتر فتح اله طاهري بهروز

-

مهندسي مكانيك

كامپوزيتها يكي از پركاربردترين مواد در صنايع گوناگون اند كه لازمه ي استفاده ي هرچه بيشتر از كامپوزيتها، دستيابي به خواص اين مواد مي باشد. هدف اصلي اين پژوهش، بررسي تاثير افزودن نانوذره سيليكا بر خواص رزين اپوكسي، بررسي اثر افزودن نانوسيليكا بر چقرمگي شكست مد I كامپوزيت شيشه/اپوكسي و همچنين بررسي اثر دماي آزمايش بر چقرمگي شكست مد I كامپوزيت شيشه/اپوكسكي و نانو كامپوزيت شيشه/اپوكسي/نانوسيليكا ميباشد. به اين منظور، آزمون كشش تك محوره براي نانوكامپوزيت اپوكسي/نانوسيليكا در مقادير 0/5 ،0/2 و 1 درصد وزني از نانوسيليكاي آبگريكز و همچنكين نانوسيليكاي آبدوست انجام شد؛ با توجه به نتايج آزمون، بهترين خواص اپوكسي/نانوسيليكا به ازاي افزودن 0/5 درصد نانوسيليكاي آبگريز بدست آمد كه منجر به افت 3 درصدي در استحكام و بهبود 20/4 درصدي در سفتي كششي شد. به منظور بررسي اثر دماي آزمايش بر چقرمگي شكست مد I كامپوزيكت شيشه/اپوكسي و نانوكامپوزيكت شيشه/اپوكسي/نانوسيليكا، آزمون تير دولبهاي يكسر گيردار (DCB) براي نانوكامپوزيت حاوي 0/5 درصد وزني نانوسيليكاي آبگريز و همچنين كامپوزيت شيشه/اپوكسي در دماي محيط و دماهاي 50 و 65 درجه سانتي گراد انجام شد. با افزودن نانوسيليكا به كامپوزيكت شيشه/اپوكسكي، چقرمگي شكست شروع تورق (Gini) ،2/3درصد و چقرمگي شكست رشد تورق ( Gpro )،33/18درصد در دماي محيط افزايش يافت. Gpro براي كامپوزيت شيشه/اپوكسي در دماي 50و ℃ 65به ترتيب 45/55درصد و 45/53درصد نسبت به دماي محيط افزايش يافت. اين نتايج براي نانوكامپوزيت شيشه/اپوكسي/نانوسيليكا به ترتيب 16/43درصد و 30/24درصد افزايش داشت. به منظور مدلسازي عددي رشد تورق در نمونه هاي ،DCBاز مدل ناحيه چسبناك دوخطي استفاده شده است، كه مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي نشان دهنده توانايي اين مدل در پيش بيني منحني بار-جابجايي نمونه DCBدر دماي محيط و دماي بالا ميباشد.

1402/02/31

The effect of temperature on the fracture toughness of composites reinforced with nanosilica particles

3/11/2024 12:00:00 AM

Composites are one of the most widely used materials in various industries, which require the use of Composites achieve the properties of these materials. The main goal of this research is to investigate the effect of silica nanoparticle addition on the properties of epoxy resin, to investigate the effect of nanosilica addition on mode I fracture toughness. glass/epoxy composite and also investigating the effect of test temperature on mode I fracture toughness of glass/epoxy composite and glass/epoxy/nanosilica nanocomposite. For this purpose, the uniaxial tensile test was performed for epoxy/nanosilica nanocomposite in amounts of 0.5, 0.2 and 1% by weight of hydrophobic nanosilica and hydrophilic nanosilica; According to the test results, the best properties of epoxy/nanosilica were obtained by adding 0.5% of hydrophobic nanosilica, which led to a 3% drop in strength and a 20.4% improvement in tensile strength. In order to investigate the effect of test temperature on the mode I fracture toughness of glass/epoxy composite and glass/epoxy/nanosilica nanocomposite, the DCB beam test for nanocomposite containing 0.5% by weight of hydrophobic nanosilica as well as glass/epoxy composite at ambient temperature and temperatures of 50 and 65 °C were performed. By adding nano-silica to the glass/epoxy composite, the initiation fracture toughness (Gini) increased by 2.3% and the propagation fracture toughness (Gpro) increased by 33.18% at ambient temperature. Gpro for glass/epoxy composite increased by 45.55% and 45.53% respectively at 50 and 65 ℃ compared to ambient temperature. These results increased by 16.43% and 30.24% respectively for glass/epoxy/nanosilica nanocomposite. In order to numerically model the growth of delamination in DCB samples, the bilinear cohesive zone model has been used, and the comparison of numerical and experimental results shows the ability of this model to predict the load-displacement curve of DCB samples at ambient and high temperatures.

nano silica , fracture toughness

fatemeh ardakani

fathollah taheri