آقای افشین زین الدینی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر شکریه، روز یکشنه 96/02/31 از رساله دکتری خود تحت عنوان "اثر نانو لوله های کربنی بر مقدار نرخ رهایی کرنشی در شروع رشد مود ترکیبی اول و دوم تورق در نانو کامپوزیت های چند لایه ای" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 17 روز یکشنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار خواهد شد.

چکیده:

هدف اصلی این رساله، بررسی اثر وجود نانولوله‌های ‌کربنی‏‏‏ بر مقدار نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی در شروع رشد تورق کامپوزیت‌های لایه‌ای پایه اپوکسیتحت بارگذاری مود ترکیبی اول و دوم با استفاده از یک روش‌ تحلیلی است. مقدار نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی کامپوزیت‌های لایه‌ای الیاف بلند/اپوکسی تقویت شده با نانولوله‌های‌کربنی (کامپوزیت‌های لایه‌ای ترکیبی)‏‏‏ براساس مجموع مقدار نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی کامپوزیت‌های لایه‌ای الیاف بلند/اپوکسی (کامپوزیت‌های لایه‌ای پایه) و نرخ رهایی انرژی کرنشی افزایش یافته بعلت رخداد مکانیزم‌های جذب انرژی ناشی از وجود نانولوله‌های کربنی تعریف شد. برای دستیابی به این مهم، مدل‌هایی تحلیلی با فرض رخداد مکانیزم‌های جذب انرژی در فضایی مملو از رزین تقویت شده با نانولوله‌های‌ کربنی‏‏‏ بین لایه‌های الیاف در کامپوزیت‌های لایه‌ای، توسعه یافتند. لذا، در اولین گام از توسعه مدل تحلیلی، افزایش در مقدار چقرمگی شکست نانوکامپوزیت‌های تقویت شده با نانولوله‌های ‌کربنی‏‏‏ نسبت به رزین خالص بدلیل رخداد مکانیزم‌های جذب انرژی بررسی گردید.

مکانیزم‌های جذب انرژی در نانوکامپوزیت‌های تقویت شده با نانولوله‌های کربنی را می‌توان براساس موقعیت مکانی نانولوله‌های کربنی نسبت به ‌ترک بصورت مکانیزم‌های پیرامون و فراروی نوک ترک دسته‌بندی کرد. مکانیزم‌های پیرامون نوک ترک آن دسته از مکانیزم‌هایی هستند که در ناحیه‌ای اطراف نوک ترک رخ می‌دهند. پدیده جدایش نانولوله‌های‌کربنی‏‏‏ از رزین پیرامون آن و سپس تسلیم شدن رزین اطراف نانولوله‌های کربنی در ناحیه پیرامون نوک ترکبعنوان‏پدیده‌هایی جهتافزایش چقرمگی شکست نانوکامپوزیت‌ها،معرفی شدند. با استفاده از ارتباط بین فضاها در مقیاس‌های‌ نانو، میکرو و ماکرو، افزایش چقرمگی شکست ناشی از این مکانیزم‌ها ارائه شد. علاوه بر مکانیزم‌های جذب انرژی پیرامون نوک ترک، مکانیزم‌هایی فراروی ترک نیز وجود دارند که هنگام مواجهه نانولوله‌های کربنی با ترک اتفاق می‌افتند.لذا، در این تحقیق، برخی از مکانیزم‌های فراروی ترک همچون بیرون کشیدگی، جدایش سطحی، گسیختگی تحت کشش و برش نانولوله‌های کربنی نیز بعنوان عوامل افزایش چقرمگی شکست نانوکامپوزیت‌هادر نظر گرفته شدند.

در نهایت براساس مدل‌های توسعه‌ یافته وبا در نظر گرفتن یک سری فرضیات، یک رابطه برای پیش‌بینی مود ترکیبی اول و دومنرخرهاییانرژیکرنشی بحرانی کامپوزیت‌های لایه‌ایترکیبی ارائه شد. در این رابطه، نرخرهاییانرژیکرنشی بحرانی کامپوزیت‌های لایه‌ای ترکیبی براساس مقادیر معلومنرخ رهایی انرژی کرنشیبحرانی کامپوزیت‌های لایه‌ای پایه، درصد حجمی الیاف بلند، نسبت ترکیب مودهای شکست، خواص مکانیکی نانولوله‌های‌کربنی‏‏‏ و رزین خالص، ابعاد هندسی و درصد وزنی نانولوله‌های‌کربنی‏‏‏تعریف شد.

جهت اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج بدست آمده از این مدل، با نتایج مطالعات آزمایشگاهی سایر محققین و تحقیق حاضر مقایسه گردید. بنابراین، در ابتدا، از نتایج تجربی موجود در منابع برای اعتبارسنجی مدل تحلیلی استفاده شد. سپس، یک مطالعه تجربی نیز در تحقیق حاضر انجام گردید. اثر 5/0درصد وزنی نانولوله‌های ‌کربنی چندجداره‏‏‏ بر مقدار نرخ رهایی انرژی کرنشی کامپوزیت‌های پایه اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه بررسی شد. مودهای اول، دوم و ترکیبی اول و دوم تورق کامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی و شیشه/نانولوله‌های ‌کربنی/اپوکسی‏‏‏ مطالعه شدند. بدین منظور‏‏ تیر یکسر گیردار دولبه، قطعه با شکاف انتهایی و نمونه مود ترکیبی خمشی بترتیب بمنظور‏ تعیین مود‌های اول، دوم و ترکیبی اول و دوم نرخ رهایی انرژی کرنشی بکار‏‏ گرفته شدند. بعلاوه‏، اثر افزودن نانولوله‌های ‌کربنی‏‏‏ چندجدارهبر مقدار چقرمگی شکست نانوکامپوزیت‌ها تحت بارگذاری مودهای اول، دوم و ترکیبی اول و دوم بصورت‏‏‏ تجربی محاسبه شدند.نتایج نشان دادند که مدل حاضر توانمندی قابل قبولیرادر پیش‌بینی چقرمگی شکست نانوکامپوزیت‌ها و نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع تورق کامپوزیت‌های لایه‌ای تقویت شده با نانولوله‌های ‌کربنی‏‏‏ داراست.

واژه‌های کلیدی:نرخ رهایی انرژی کرنشی، کامپوزیت‌های‏ لایه‌ای، مدل تحلیلی، مود ترکیبی اول و دوم، نانولوله‌های ‌کربنی