عنوان

بررسی چقرمگی شکست در مواد تابعی مدرج پایه پلیمری تقویت شده با نانولوله کربن

شماره

‭۱۸۲۳۷پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی چقرمگی شکست در مواد تابعی مدرج پایه پلیمری تقویت شده با نانولوله کربن

نام نخستين پديدآور

/سحر محررزاده کرد

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۵‬

نام توليد کننده

، میرزائی

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مکانیک

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۵/۱۲/۱۷‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

در این پژوهش مواد تابعی مدرج پله ای متشکل از نانولوله‌های کربن و پلیمر اپوکسی در درجات مختلف لایه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است .با استفاده از روش‌های آزمایشی و عددی مختلف از جمله آزمایش کشش استاندارد، آزمایش کشش خالص و آزمایش خمش سه نقطه‌ای به بررسی خواص مکانیکی و به صورت ویژه، چقرمگی شکست این مواد پرداخته شده است .در انجام این آزمایشات از دو ناچ و از دو مسیر مختلف جهت شکست استفاده شده است و تاثیر آنها بر نتایج بررسی شده است .هدف از این رساله تحقیق در مورد خصوصیات شکست مواد تابعی مدرج ‮‭(FGM)‬ تقویت شده با نانولوله‌های کربن ‮‭(CNTs)‬ است .همچنین اثرات چقرمگی شکست در مود ‮‭I‬ و خمش مورد بررسی قرار گرفت .نمونه ها در سه درصد مختلف جرمی نانو کربن ساخته شدند .این درصد های جرمی ‮‭۱/۰‬ ، ‮‭۲/۰‬ و ‮‭۳/۰‬ هستند .دستگاه آلتراسونیک برای پراکندن نانولوله‌های کربن به منظور داشتن یک مخلوط یکنواخت بدون آگلومره شدن ذرات ‮‭CNT‬ استفاده شده است .برای به دست آوردن چقرمگی شکست، در این آزمایشات از استاندارد‮‭۵۰۴۵ - ASTM D‬پیروی شده است .بعضی نمونه‌های کشش فشرده با استفاده از دستگاه کشش در مود ‮‭I‬ و برخی دیگر در آزمایش خمش سه نقطه‌ای و کشش خالص مورد آزمایش قرار گرفته اند .آزمایش کشش خالص نیز برای به دست آوردن مدول الاستیسیته و ضریب پواسون جهت استفاده در قسمت عددی به منظور مقایسه نتایج عددی با تجربی صورت گرفت .در آزمایش کشش فشرده جهت محاسبه چقرمگی شکست از دو ناچ مختلف استفاده شده است .برای هر ناچ، ضرایب شدت تنش بحرانی و مقادیر مختلف نیروی شکست به دست آمد .آزمایشات نشان داد که با افزایش‮‭CNT‬ ، مقاومت در برابر شکست ‮‭FGM‬ ها و مواد کامپوزیتی غیر مدرج افزایش می یابد .مواد با درصد جرمی مساوی نانولوله‌های کربن لزوما خواص یکسان ندارند .مشاهده می‌شود که ضرایب شدت تنش بحرانی بالا در هر ناچ از مواد با درصد های مختلف نانولوله‌های کربن به دست آیند .اندازه ناچ بر روی نتایج تاثیر می گذارد .با مقایسه ضرایب شدت تنش بحرانی و نیروهای شکست، نتیجه می گردد که قانون مشخصی برای پیش بینی افزایش خواص شکست با افزایش مقادیر نانولوله‌های کربن وجود ندارد .خواص شکست به عوامل مهمی همچون اندازه ناچ، مقدار ‮‭CNT‬ و پراکندگی نانولوله‌های کربن بستگی دارد .این پژوهش در چند مرحله صورت گرفته است :مرحله اول :تهیه و آماده سازی مواد اولیه و امکانات آزمایش مرحله دوم :ساخت کامپوزیت و مواد تابعی مدرج پله ای در آزمایشگاه و در مقیاس آزمایشگاهی مرحله سوم :انجام آزمایش کشش خالص جهت تعیین خواص مکانیکی مرحله چهارم :انجام آزمایش کشش استاندارد جهت بررسی چقرمگی شکست مرحله پنجم :انجام آزمایش خمش سه نقطه ای جهت بررسی چقرمگی شکست مرحله ششم :انجام آزمایش مورفولوژی و سطح شکست مواد با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مرحله هفتم :انجام محاسبات عددی با استفاده از نرم افزار

متن يادداشت

This research considers stepped functionally graded materials consist of carbon nano tubes and epoxy polymer in different graded layers. Mechanical properties, specially, the fracture toughness has been investigated by experimental and numerical methods such as standard tensile test, pure tension test and three point bending test. Two notches and two different fracture directions have been used to perform these tests and their affects on the results have been considered. The aim of this thesis is to investigate fracture characteristics of epoxy based stepped functionally graded materials (FGM) reinforced with carbon nano tubes (CNTs). Also the effects regarding fracture toughness in mode I and three points bending was studied. The specimens were fabricated with three different mass percentages. The mass percentages were 0.1 , 0.2 and 0.3 . An ultrasonic device was used to disperse the carbon nano tubes in order to have a uniform mixture without agglomeration of the CNT particles. To obtain the fracture toughness, the ASTM standard D-5045 was followed in the experiments. Some compact tension specimens were tested in a tensile machine in mode I and the others were tested in three points bending and pure tension tests. The pure tension test was done to obtain some mechanical properties, such as elasticity modulus and poison ratio. These properties were used to obtain numerical results to compare with the experimental results. Two different notches were investigated to calculate fracture toughness. For each notch, there were different critical stress intensity factors and fracture forces values. The experiments showed that there is an improvement in fracture resistance of FGMs and non-graded composite materials by increasing the CNTs content. The materials with the same content of carbon nano tubes do not have the same properties. It is seen that high critical stress intensity factors can be obtained from different CNT content materials in each notches. The size of the notch affects the results. Comparing the critical stress intensity factors and fracture forces results showed that there is no specified rule to predict increasing in fracture characteristics by increasing carbon nano tubes content. Fracture characteristics depend on important parameters such as the size of the notch, CNTs content and dispersing the carbon nano tubes those are important parameters. This research has been done in some steps: Step 1: preparation of primary materials and tests equipments Step 2: making the composites and stepped functionally graded materials in laboratory with laboratory scales Step 3: performing pure tension test to determine the mechanical properties Step 4: performing standard tensile test to consider fracture toughness Step 5: performing three points bending test to consider fracture toughness Step 6: performing morphology and material fracture surface test using electron microscopy Step 7: performing numerical calculation using software

مستند نام اشخاص تاييد نشده

محررزاده کرد، سحر

مستند نام اشخاص تاييد نشده

حسنی فرد، سوران، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

زهساز، محمد، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی