مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تأثیر افزودن نانوذرات رسی بر رفتار کمانشی پوسته های مشبک نانوکامپوزیتی: بررسی تجربی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 استاد دانشگاه تربیت مدرس، هیأت علمی
3 دانشگاه تفرش
چکیده
در این مقاله تأثیر افزودن نانوذرات رسی به ماتریس پلیمری بر رفتار کمانشی پوسته‌های مشبک نانوکامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی- نانوذرات رسی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. در تولید پوسته‌های مشبک نانوکامپوزیتی از نانو مواد اپوکسی/نانورس به عنوان زمینه و از تارهای شیشه به عنوان الیاف استفاده شده است. مورفولوژی و خواص مکانیکی نانو مواد اپوکسی/نانورس سخت شده با هاردنر اف‌205 (با درصدهای وزنی 0، 5/1، 3 و 5 از نانوذرات رسی) با استفاده از آزمون‌های پراش اشعه ایکس و کشش استاندارد، تعیین شده است. این سازه‌ها با استفاده از روش پیچش الیاف ساخته شده‌اند. به منظور مطالعه اثر نانوذرات رسی بر رفتار کمانشی پوسته‌های مشبک نانوکامپوزیتی، این سازه‌ها تحت بارگذاری یکنواخت محوری به صورت فشاری قرار گرفتند. نتایج مربوط به آزمون پراش اشعه ایکس نشان می‌دهد که زنجیره‌های پلیمری توانسته‌اند به فاصله بین صفحات نانوذرات رسی نفوذ کرده و فاصله صفحات آن را افزایش دهند که این امر نشان دهنده لایه لایه ای بودن ساختار این نانوکامپوزیت‌ها می‌باشد. نتایج تست کشش نیز بیانگر آن است که افزودن نانوذرات رسی به اپوکسی سبب افزایش مدول، استحکام کششی، کرنش شکست و انرژی جذب شده تا شکست نانوکامپوزیت‌های اپوکسی/نانورس آن می‌گردد. نتایج آزمون کمانش پوسته‌های مشبک نانوکامپوزیتی نیز نشان دهنده بهبود رفتار کمانشی این سازه‌ها با افزایش نانوذرات رسی به زمینه، می‌باشد. بیشینه بهبود بار کمانشی نمونه های مشبک نانوکامپوزیتی مربوط به نمونه‌های با 5 درصد وزنی از نانوذرات رسی به مقدار 10 درصد می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Reinforcing Effect of Nanoclay on Buckling Behavior of Nanocomposite Grid Shells: Experimental Investigation

نویسندگان English

Reza Zamani 1
Gholam Hossein Rahimi 2
Mohammad Hossein Pol 3
Mohammad Hedayatian 1
2 Tarbiat Modarres Univ
چکیده English

The current study represents the influence of nanoclay on buckling behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) grid-stiffened nanocomposite shells. The nanocomposite grid shells were manufactured from continuous glass fiber using a specially designed filament winding machine. The epoxy/clay nanocomposites with different clay content (0%, 1.5%, 3% and 5% of clay) were used as the matrix of the grid stiffened structures. The state of dispersion and mechanical properties of the epoxy/clay nanocomposites were obtained by X-ray diffraction (XRD) method and uniaxial tensile test, respectively and also the grid structures were loaded under uniform axial compression test. The results of XRD show that the clay has been further intercalated by the epoxy matrix. The tensile test results represent that the tensile modulus and Strength, strain to break and energy to break of the epoxy/clay nanocomposites increase with adding clay loading into the epoxy resin. Furthermore, it is found that the critical buckling load of the cylindrical grid samples increases continuously with increasing the clay content up to 5 wt. %. The maximum value of improvement in the critical buckling load is about 10% for the samples with 5 wt. % of nanoclay.

کلیدواژه‌ها English

Buckling load
Grid Stiffened Shell
Nanocomposite
Clay Nanoparticle
Epikure F205