عنوان

مطالعه تجربی شکست بین‌لایه‌ای در پنل ساندویچی کربن-اپوکسی با هسته پلیمری تولید شده به روش چاپ سه‌بعدی

شماره

پ۲۷۳۸۸

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

مطالعه تجربی شکست بین‌لایه‌ای در پنل ساندویچی کربن-اپوکسی با هسته پلیمری تولید شده به روش چاپ سه‌بعدی

نام نخستين پديدآور

سالار اسدزاده

نام ناشر، پخش کننده و غيره

فنی و مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۹۸ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مکانیک گرايش ساخت وتولید

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۱۵

متن يادداشت

یکی از چالش‌های امروزی مهندسان کاهش هرچه بیشتر وزن سازه‌های مکانیکی و در مقابل افزایش استحکام و مقاومت آن‌ها میباشد. ساندویچ پنل‌ها یکی از همین نوع سازه‌ها میباشند که در سال‌های اخیر بدلیل کاربرد وسیع آن‌ها در سازه‌های حساس (نظیر بدنه هواپیما، فضاپیما و ...)، تحقیق و توسعه در این زمینه شدت گرفته است. ساندویچ پنل‌ها سازه‌های سه لایه‌ای میباشند که از یک هسته با چگالی پایین و از دو صفحه در بالا و پایین هسته که نسبت به کاربرد میتواند جنس‌های مختلف داشته باشند تشکیل شده است. با این حال این سازه‌ها خالی از مشکل نبوده و یکی از چالش‌ها در این سازه‌ها همانند برخی سازه‌های دیگر ترک بین لایه‌ای میباشد که گاها باعث شکست کل سازه میشوند. در این تحقیق، سعی بر این است با به کارگیری پلیمر گرمانرم PLA بعنوان هسته در پنل ساندویچی و ایجاد برخی شیار‌ها در سطح هسته، چسبندگی بین لایه کامپوزیتی و هسته را افزایش داد. برای بررسی تأثیر شیارها برروی مقاومت به رشد ترک و میزان چسبندگی هسته با لایه کامپوزیتی، از سه مدل شیار، با الگو‌های 45 درجه، 90 درجه و V شکل استفاده شد و نتایج آن‌ها با نمونه مرجع (بدون شیار) مقایسه شد. برای ساخت هسته و همچنین ایجاد شیارهای موردنظر برروی سطح هسته، از چاپگر سه بعدی به روش FDM استفاده شد. در مرحله بعد، نمونه‌های پنل‌های ساندویچی، به روش وکیوم بگینگ ساخته شدند. برای بررسی مقاومت به شکست در مود دوم، از آزمون خمش با شکاف در انتها (End Notched Flexural Test, ENF) استفاده شد. سپس، با مطالعه شکل شناسی سطوح شکست به کمک نرم افزار ImageJ، شرایط شکست هم‌چسبی مطالعه شد. با توجه به نتایج بدست آمده از آزمون مود دوم شکست، وجود شیار در سطوح هسته ساندویچ پنل، باعث بهبود چشمگیر انرژی شکست بحرانی شد. الگوی شیار حالت 45 درجه از بهترین عملکرد برخوردار بود به طوریکه انرژی شکست بحرانی در آن نمونه حدود 240 درصد بیشتر از نمونه مرجع (بدون شیار) بود. تصاویر سطوح شکست نمونه‌های شیاردار، نشان دهنده بیشترین میزان شکست هم‌چسبی و فعال شدن مکانیزم پل‌زنی الیاف در شکست بین لایه‌ای می‌باشند.

متن يادداشت

Nowadays, one of the challenges of engineers is to reduce the weight of mechanical structures as much as possible and increase their strength and resistance. Sandwich panels are one of these types of structures that in recent years, due to their wide application in important structures (such as the body of an airplane, spacecraft, etc.), research and development in this field have intensified. Sandwich panels are three-layer structures that consist of a low-density core and two face plates above and below the core, which can be of different materials depending on the application. However, these structures are not defect free, and one of the challenges in these structures, like some other structures, is interlaminar cracks that sometimes cause the entire structure to fail. In this research, an attempt has been made to increase the adhesion between the composite layer and the core by using PLA thermoplastic polymer as a core in the sandwich panel and creating some grooves on the surface of the core. To investigate the effect of grooves on the resistance to crack growth and the degree of adhesion of the core to the composite layer, three groove patterns were used, comprising 45°, 90° and V-shaped patterns, and their results were compared with the reference sample (without grooves). An FDM 3D printer was used to make the core and create grooves on the surface of the core. In the next step, sandwich panel samples were made by vacuum bagging method. End notched flexural test (ENF) was used to evaluate the interlaminar fracture performance in mode II. Then, by studying the morphology of fracture surfaces using ImageJ software, the condition of cohesive failure was studied. According to the results obtained from mode II interlaminar fracture tests, the presence of grooves in the core surfaces of the sandwich panel significantly improved the critical energy release rate. The 45-degree grooves on the core surface led to the best performance so that the critical energy release rate in that sample was about 240% higher than that of the reference sample (without groove). The images of the fracture surfaces of the samples having groovs on the core, showed the highest degree of cohesive failure and the activation of the fiber bridging mechanism in the interlayer fracture

عنوان گونه گون

Experimental study on the interlaminar fracture of carbon/epoxy sandwich panel with 3D printed polymer core

عنصر شناسه اي

اسدزاده،‏

ساير عناصر نام

‏‏سالار

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏شلش نژاد،

عنصر شناسه اي

‏بیگلری،

ساير عناصر نام

‏‏کریم

ساير عناصر نام

‏حسن

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز