-
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
3/7/1403
-
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
-
لينک به اين مدرک :