مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارائه روشی جدید در کاهش تنش‌های پسماند مکرومکانیک در کامپوزیت‌های لایه‌ای پلیمری با اضافه کردن نانوالیاف کربنی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، استاد
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
چکیده- در این تحقیق، روش جدیدی برای کاهش تنش های پسماند مکرومکانیک در کامپوزیت های پلیمری لایه ای با استفاده از نانوالیاف کربنی ارائه شده است. برای این منظور، نخست با استفاده از روابط مایکرومکانیک کلاسیک و مایکرومکانیک بهبود یافته، ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته زمینه پلیمری پرشده توسط نانوالیاف کربنی با درصدهای مختلف وزنی تعیین می شود. سپس با استفاده از زمینه بهبود یافته توسط نانوالیاف کربنی و روابط اختلاط در کامپوزیت ها، ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته طولی و عرضی در یک تک لایه کامپوزیتی تعیین می شود. درنهایت، با استفاده از تئوری کلاسیک لایه ای در کامپوزیت ها، تنش های پسماند مکرومکانیک برای نانوکامپوزیت نانوالیاف/شیشه/اپوکسی با درصدهای مختلف وزنی محاسبه و نتایج مقایسه می شود. نتایج تنش های پسماند مکرومکانیک برای کامپوزیت های متقارن و نامتقارن نشان می دهد اضافه کردن نانوالیاف کربنی در زمینه کامپوزیت پلیمری به دلیل کاهش چشمگیر در ضریب انبساط حرارتی عرضی یک تک لایه، سبب کاهش تنش های مکرومکانیک در لایه ها تا میزان 30% می شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A novel method to decrease macro-residual stresses of laminated composites by adding carbon nano-fibers

چکیده English

In this research, a novel method to decrease macro-residual stresses of laminated composites by adding carbon nano-fiber (CNF) is proposed. To this end, using micromechanical and modified micromechanical approaches, coefficient of thermal expansion (CTE) and Young’s modulus of carbon nano-fiber reinforced polymer are calculated. Then using this enhanced matrix, longitudinal and transverse of thermal expansion and Young’s modulus of a CNF/glass/epoxy unidirectional lamina in presence of CNF are obtained. Finally, using the classical lamination theory (CLT), macro-residual stresses for CNF/glass/epoxy laminated composites are obtained. The results explain how CNF can result in reducing macro-residual stresses in nano particle filled laminated composites. The results for both cross ply and angle ply glass/epoxy laminated composites are presented and show that adding CNF through the matrix can decrease macro-residual stresses in each plies up to about 30%. The main reason for the decrease in residual stresses are due to the sever decrease of coefficient of thermal expansion of the unidirectional ply.

کلیدواژه‌ها English

young&rsquo