• شماره ركورد
    31540
  • پديد آورنده

    اميرمحمد فيضي

  • عنوان
    پيش‌بيني عمر خستگي كامپوزيت‌هاي زمينه پليمري به روش ترموگرافي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/7/2
  • استاد راهنما
    دكتر فتح‌اله طاهري بهروز
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    خستگي يكي از عوامل كليدي در خرابي كامپوزيت‌هاي زمينه پليمري محسوب مي‌شود كه بر عملكرد و عمر مفيد آن‌ها تأثير مي‌گذارد. اين پايان‌نامه به بررسي اثر جدايش اوليه بر رفتار خستگي و عمر اين مواد مي‌پردازد. هدف اصلي تحقيق، ارزيابي تأثير جدايش اوليه بر پارامترهايي نظير حد خستگي، افت سفتي، و تغييرات دمايي در نمونه‌هاي كامپوزيتي با استفاده از روش ترموگرافي مادون قرمز است. براي انجام آزمايش‌ها، نمونه‌هاي كامپوزيتي از جنس شيشه-اپوكسي با الياف بافته‌شده و در سه دسته‌ي مختلف آماده‌سازي شدند: نمونه‌هاي سالم بدون جدايش، نمونه‌هاي داراي جدايش اوليه متقارن، و نمونه‌هاي داراي جدايش اوليه نامتقارن. اين نمونه‌ها تحت بارگذاري چرخه‌اي خستگي قرار گرفتند و تغييرات دماي سطح آن‌ها در طول آزمايش با استفاده از دوربين ترموگرافي مادون قرمز ثبت گرديد. تحليل داده‌هاي دمايي و توليد حرارت به همراه نتايج مكانيكي به‌دست‌آمده از آزمايش‌ها، به بررسي دقيق‌تر تأثير جدايش بر رفتار ديناميكي و سفتي نمونه‌ها كمك كرد. علاوه بر اين، تغييرات دما و حرارت توليدشده به‌عنوان شاخص‌هايي براي پايش آسيب‌هاي خستگي و رشد ترك‌ها در نمونه‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نتايج اين تحقيق نشان داد كه وجود جدايش اوليه باعث كاهش حدود 8/76% در عمر خستگي و 8/15% در حد خستگي نمونه‌هاي كامپوزيتي مي‌شود. نمونه‌هاي داراي جدايش اوليه دچار افت سفتي سريع‌تري شدند و روند افزايش دما و توليد حرارت در اين نمونه‌ها بيشتر از نمونه‌هاي سالم بود. اين امر نشان‌دهنده تمركز تنش بيشتر و رشد سريع‌تر ترك‌ها در نمونه‌هاي داراي جدايش اوليه است. تحليل دماي سطح و ميزان حرارت توليدشده در حين بارگذاري نشان داد كه اين پارامترها به‌طور قابل‌توجهي مي‌توانند به شناسايي آسيب‌هاي خستگي و پيش‌بيني عمر مفيد كمك كنند. در نهايت، يك مدل پيش‌بيني عمر خستگي بر پايه توليد آنتروپي و داده‌هاي دمايي و حرارتي براي نمونه‌هاي سالم و داراي جدايش ارائه شد. اين مدل قادر است عمر خستگي نمونه‌ها را با دقت خوبي تخمين بزند و نتايج اين پژوهش مي‌تواند به طراحي بهتر و بهينه‌سازي ساختارهاي كامپوزيتي كمك كرده و از طريق پايش غيرمخرب و پيش‌بيني عمر اين مواد، ايمني و عملكرد آن‌ها را بهبود بخشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/08/19
  • عنوان به انگليسي
    Fatigue Life Prediction of Polymer Matrix Composites Using Thermography
  • تاريخ بهره برداري
    9/24/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اميرمحمد فيضي

  • چكيده به لاتين
    Fatigue is a critical factor in the failure of polymer matrix composites, affecting their performance an‎d service life. This thesis investigates the effect of initial delamination on the fatigue behavior an‎d lifespan of these materials. The primary objective of the research is to eva‎luate the impact of initial delamination on parameters such as fatigue limit, stiffness degradation, an‎d thermal variations in composite samples using infrared thermography. For the experiments, glass-epoxy composite specimens with woven fibers were prepared in three different categories: intact samples without delamination, samples with symmetrical initial delamination, an‎d samples with unsymmetrical initial delamination. These samples were subjected to cyclic fatigue loading, an‎d the surface temperature changes were recorded throughout the tests using an infrared thermography camera. The analysis of thermal data an‎d heat generation, along with the mechanical results obtained from the tests, helped to further investigate the effect of delamination on the dynamic behavior an‎d stiffness of the samples. Furthermore, temperature changes an‎d heat generation were used as indicators for monitoring fatigue damage an‎d crack growth in the samples. The results of this study showed that the presence of initial delamination led to a reduction of approximately 76.8% in fatigue life an‎d 15.8% in the fatigue limit of composite samples. Samples with initial delamination experienced faster stiffness degradation, an‎d the temperature rise an‎d heat generation in these samples occurred more rapidly compared to undamaged samples. This indicates a higher stress concentration an‎d faster crack growth in the delaminated samples. The analysis of surface temperature an‎d heat generation during loading demonstrated that these parameters can significantly aid in identifying fatigue damage an‎d predicting useful life. Finally, a fatigue life prediction model based on entropy generation an‎d thermal data was developed for both undamaged an‎d delaminated samples. This model can accurately estimate the fatigue life of the samples, an‎d the results of this research could contribute to better design an‎d optimization of composite structures. Through non-destructive monitoring an‎d fatigue life prediction, the safety an‎d performance of these materials can be improved.
  • كليدواژه هاي فارسي
    خستگي چندلايه‌هاي كامپوزيتي , اثر جدايش اوليه , اتلاف انرژي حرارتي , ترموگرافي مادون قرمز , مدل پيش‌بيني عمر خستگي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Laminated Composite Fatigue , Initial Delamination Effect , Thermal Energy Dissipation , Infrared Thermography , Fatigue Life Prediction Model
  • Author
    Amir Mohammad Feizi
  • SuperVisor
    Dr. Fathollah Taheri-Behrooz