نام پژوهشگر: فرزانه معماریان

بررسی لایه لایه شدن نانو کامپوزیتها
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1390
  فرزانه معماریان   عبدالحسین فریدون

لایه لایه شدن، یا ترک برداشتن وجه اشتراک بین لایه های کامپوزیت، یکی از مهم ترین نوع آسیب در کامپوزیت های لایه ای تقویت شده با الیاف، با توجه به استحکام بین لایه ای نسبتاً ضعیف آن ها می باشد. با توجه به اهمیت این موضوع در کامپوزیتها و نانو کامپوزیتها در این پایان نامه سعی شده که مدلی بر پایه المان محدود برای هر دو نمونه کامپوزیت و نانوکامپوزیت ارائه شود. از آنجاییکه روش مدل ناحیه چسبنده یکی از مهم ترین ابزار های مورد استفاده برای بررسی شکست بین لایه ای می باشد از این روش برای حل عددی لایه لایه شدن نمونه های کامپوزیت و نانو کامپوزیت استفاده شده است. مدل کامپوزیتی تیر دو سر گیر دار برای آنالیز مودi شکست با استفاده از المان چسبنده که بین دو لایه قرار میگیرد مدل و نمودار بار-جابجایی برای این مدلها با سایز مش های مختلف و همچنین با مقاومت بین لایه ای اصلاح شده رسم شده است. نتایج با نتایج ارائه شده توسط تورن و همچنین با نتایج آزمایشگاهی موجود مطابقت دارد. سپس با همین روش نانو کامپوزیت پلیمری که بین دو لایه آن و در راستای ضخامت آن نانو لوله وجود دارد مدل شد. چون ماتریس در مقیاس میکرو و نانولوله کربنی در مقیاس نانو است روش بکار رفته مولتی اسکیل است، نیروهای بین مولکولی پیوند کووالانسی کربن-کربن به وسیله المان beam4 و نیروهای واندروالسی بین کربن و واحد های --ch2 پلیمر به وسیله المان فنر غیرخطی جایگزین شده است. نمودار بار-جابجایی برای مدل کامپوزیت و نانو کامپوزیت با ابعاد یکسان و همچنین نرخ آزاد شدن انرژی کرنشی و جابجایی بر حسب طول ترک رسم شد. همه این نمودارها بهبود مدل نانو کامپوزیتی را نسبت به مدل کامپوزیتی نشان میدهند. روند مشاهده شده در تمامی این نمودارها با نتایج آزمایشگاهی ارائه شده توسط صادقیان مطابقت دارد. پس از آن به بررسی اثر نوع نانو لوله، درصد حجمی و همچنین تغییر در کایرالیتی پرداخته شد. نتایج نشان میدهد که افزایش کایرالیتی و در صد حجمی باعث افزایش ماکزیمم بار لازم برای جدایش میشود و نانو کامپوزیتی با نانو لوله زیگزاگ مقاومت بیشتری نسبت به لایه لایه شدن در مقایسه با نانو لوله آرمچیر دارد.