این پژوهش به بررسی خواص مکانیکی و الکتریکی نانو کامپوزیت های زمینه اپوکسی پر شده با نانو ساختار های تک بعدی شامل نانو رشته و نانو لوله ی کربن و همچنین نانو کامپوزیت های پرشده با نانو ساختار های دو بعدی، شامل نانو ورقه ی گرافیت و نانو صفحه ی گرافن، تهیه شده به روش درجا پرداخته است. خواص مکانیکی شامل استحکام و مدول کششی و کرنش شکست در آزمایش کشش و همچنین استحکام و مدول خمشی است. به دلیل یکسان بودن شرایط، روش، زمینه و متغیر فرض نمودن زمان انرژی توزیع بسته به درصد وزنی، امکان مقایسه بین خواص بوجود آمده است. حداکثر افزایش در استحکام کششی نانو کامپوزیت های نانو رشته 25% و با افزودن 25/0 درصد وزنی نانو رشته بود. همچنین نانو کامپوزیت های نانو لوله با افزودن 1/0 درصد وزنی نانو لوله 19% افزایش داشتند. در حالی که نانو کامپوزیت های نانو صفحه ی گرافن و نانو ورقه ی گرافیت به ترتیب با افزودن 25/0 و 1/0 درصد وزنی از این پرکننده ها 23 و 14% افزایش داشتند. آستانه ی تراوش الکتریکی نانو کامپوزیت های نانو رشته و نانو لوله ی کربن به ترتیب 5/0 و 25/0 درصد وزنی و آستانه ی تراوش الکتریکی نانو کامپوزیت های نانو صفحه ی گرافن و نانو ورقه ی گرافیت 1 درصد وزنی بود. با توجه به این نتایج می توان گفت نانو کامپوزیت های نانو ساختار های دوبعدیِ نانو صفحه ی گرافن و نانو ورقه ی گرافیت نسبت به نانو کامپوزیت های نانو ساختار های تک بعدیِ نانو لوله و نانو رشته ی کربن برتری مشخصی ندارند. بررسی مقاطع سطح شکست نمونه ها و همچنین نحوه ی توزیع پرکننده ها درون زمینه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شده است.

افزایش عمر کاری سازه های آسیب دیده و ترکدار، موضوع تحقیقات بسیاری را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است. در این راستا، مطالعات متعددی پیرامون افزایش استحکام و دوام مکانیکی سازه های فلزی ترکدار، با استفاده از روشی کارآمد انجام گرفته است. نشان داده شده است که استفاده از روش چسباندن تقویت کننده های کامپوزیتی بر روی سازه های ترکدار، به دلیل وزن کم و همچنین استحکام و سفتی زیاد مواد کامپوزیتی، دارای مزایای زیادی نسبت به دیگر روش های ترمیم می باشد. محققان متعددی مزایای استفاده از این روش تقویت کننده را با انجام آزمایشات مختلف استاتیکی و خستگی بر روی قطعات ترمیم شده، مورد بررسی قرار داده اند. عمده این مطالعات تحت شرایط مود i خالص ترک (حالت مربوط به بازشدگی دهانه های ترک) انجام گرفته است، در صورتی که در بسیاری از شرایط واقعی بارگذاری در سازه های مهندسی، قطعات ترکدار در معرض مود ترکیبی i/ii قرار می گیرند. در تحقیق ارایه شده در قالب این پایان نامه، تاثیر وصله تقویت کننده کامپوزیتی بر استحکام شکست برخی از نمونه های ترمیم شده، تحت شرایط مود i خالص و مود ترکیبی i/ii بارگذاری، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مدل المان محدود سه بعدی از قطعات تقویت شده، تهیه گردید تا تاثیر وصله کامپوزیتی بر مقدار پارامتر های نوک ترک، یعنی: ki، kii و تنش t بررسی گردد. همچنین زاویه گسترش ترک و استحکام شکست نمونه های تقویت شده، با جایگذاری نتایج حاصل از تحلیل المان محدود در معیار شکست بیشترین تنش کششی، محاسبه شد. در ادامه این تحقیق، تاثیر برخی از پارامتر های هندسی و مکانیکی وصله کامپوزیتی (شامل جنس، ضخامت، ابعاد و زاویه چیدمانی ورق کامپوزیتی) و همچنین مشخصات چسب (شامل سفتی برشی و ضخامت لایه چسب)، بر کارایی وصله ترمیم کننده کامپوزیتی بررسی شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که چسباندن وصله تقویت کننده کامپوزیتی بر روی قطعات ترکدار، از کارایی بالایی برای افزایش استحکام سازه های آسیب دیده، تحت شرایط مختلف بارگذاری برخوردار می باشد.

هدف از انجام این رساله بررسی تجربی و تئوری پدیده نفوذ پرتابه سبک با سرعت بالا در پانل ساندویچی با هسته فوم ترکیبی و نحوه پاسخ این ماده به این نوع بارگذاری است. برای ساخت نمونه¬ها از ماتریس پلیمری اپوکسی و میکروبالن¬های سرامیکی استفاده گردیده و نمونه¬ها در درصدهای حجمی 0% ، 20% ، 40% و 60% و با استفاده از سه نوع میکروبالن سرامیکی دارای اندازه¬های مختلف ساخته شده¬اند. در قسمت تجربی، با توجه به اندک اطلاعات موجود، رفتار فوم ترکیبی در کشش و فشار و در نرخ کرنشهای متفاوت آزموده شده است. برای آزمایش¬های کشش و فشار در سرعت پایین از دستگاه یونیورسال کشش و فشار و برای آزمایش فشار در نرخ کرنش بالا از دستگاه میله فشاری هاپکینسون استفاده شده است. در ادامه، پانل¬های ساندویچی از رویه¬های کامپوزیتی با الیاف شیشه بافته شده و رزین اپوکسی به همراه هسته فوم ترکیبی ساخته شده و تحت آزمایش ضربه بالستیک قرار گرفته¬اند. آزمایش ضربه بالستیک با استفاده از یک تفنگ گازی یک مرحله¬ای و با یک پرتابه فولادی سرتخت سبک انجام شده. نتایج آزمایشها (سرعت حد بالستیک و انرژی عبور مخصوص) نشان می¬دهد که پانل با هسته فوم ترکیبی دارای 40% حجمی میکروبالن دارای بیشترین انرژی عبور مخصوص می¬باشد. در این رساله به منظور بررسی حضور ذرات نانوکلی در اپوکسی ، نانوکلی در چند درصد متفاوت (0% ، 1% ، 2% ، 3% ، 5% و 7%) به ماتریس یک نوع فوم ترکیبی شامل 40% حجمی میکروبالن اضافه شده و نمونه ها تحت آزمایش¬های کشش، فشار، هاپکینسون فشاری و ضربه بالستیک قرار گرفته¬اند. نتایج آزمایشها، تغییرات در خواص مکانیکی را گزارش کرده و نشان می¬دهد میزان بهینه نانوکلی در ماتریس فوم در آزمایش ضربه بالستیک 3% می¬باشد. با بررسی و مشاهده نحوه تخریب اهداف در ضربه سرعت بالا، مکانیزم¬های تخریبی که انرژی پرتابه را جذب می¬کنند، بدست آمده و بر مبنای آنها یک مدل تحلیلی برای پدیده نفوذ پرتابه سرتخت در ضربه سرعت بالا پیشنهاد گردیده است. با استفاده از این مدل، تغییرات نیرو و سرعت در خلال نفوذ پرتابه بدست آمده و توانایی مقایسه دقیق¬تر اهداف حاصل شده است. در نهایت مزایا و معایب فوم ترکیبی در بارگذاری سرعت بالا مورد بررسی قرار گرفته¬اند. کلمات کلیدی: فوم ترکیبی، میکروبالن سرامیکی، خواص مکانیکی، ضربه بالستیک، نفوذ، نانوکلی