اندازه گيري تنش پسماند در كامپوزيت هاي پايه پليمري به روش حرارت دهي موضعي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش يك روش جديد غير مخرب و غير تماسي تحت عنوان حرارت‌‌دهي موضعي جهت اندازه‌گيري تنش‌‌هاي پسماند در كامپوزيت‌ها و پليمرها معرفي شده است. در روش حرارت‌دهي موضعي يك ناحيه كوچك (دايره‌اي به قطر 2 تا 4) ميليمتر از نمونه، تا دماي بالاتر از دماي انتقال شيشه‌اي پليمر سازنده آن حرارت‌دهي مي‌شود. اين عمل به وسيله اشعه ليزر انجام مي‌گردد. دماي ناحيه تحت تابش توسط دماسنج مادون قرمز كنترل مي‌شود. پس از افت قابل ملاحظه مدول الاستيسيته ماده، رهايي تنش صورت مي‌گيرد. كرنش‌هاي ناشي از اين رهايي تنش به كمك روش تطابق تصويري عددي DIC ساده‌سازي شده، اندازه‌گيري مي‌شوند. سپس كرنش‌هاي اندازه‌گيري شده توسط دو روش تحليلي و حل اجزاء محدود به تنش‌هاي پسماند مرتبط مي‌شوند. در اين تحقيق ابتدا يك قطعه پليمري تحت بارگذاري مشخص قرارگرفت و با كمك روش حرارت‌دهي موضعي و روش تطابق تصويري عددي، كرنش اعمال شده در اثر بارگذاري روي قطعه اندازه گيري شد. سپس با استفاده از دو روش تحليلي و حل اجزاء محدود، از كرنش اندازه‌گيري شده مقدار تنش ‌‌القاء شده محاسبه گرديد. در روش تحليلي با توجه به ساده‌سازي‌هاي صورت گرفته نيازي به اطلاع از ضريب انبساط حرارتي پليمر نيست و لذا اين روش دقت كمتري دارد. با مقايسه نتايج بدست آمده از روش تحليلي با نتايج آزمايشي، دقت روش تحليلي با خطايي معادل 5/16 درصد ارزيابي شد. در روش حل اجزاء محدود به خواص حرارتي پليمر نياز مي‌باشد، لذا روش از دقت بيشتري برخوردار است. دقت روش اجزاء محدود با خطايي كمتر از دو درصد ارزيابي شد. در ادامه امكان استفاده از روش ارائه شده در اين تحقيق جهت اندازه‌گيري تنش‌هاي پسماند در كامپوزيت‌هاي پايه پليمري تك جهته مورد بررسي قرار گرفت. در اين قسمت با استفاده از شبيه‌سازي عددي ثابت شد در صورت وجود امكانات از جمله دوربين با وضوح تصوير كافي، مي‌توان با استفاده از روش حرارت‌دهي موضعي، تنش‌هاي پسماند موجود در نمونه‌هاي كامپوزيتي را نيز اندازه‌گيري نمود. به عنوان نمونه در اين بخش، منحني ارتباط بين تنش‌هاي پسماند موجود در نمونه كامپوزيتي و كرنش‌هاي اندازه‌گيري شده پس از حرارت‌دهي ارائه شد. در نهايت پيشنهاد‌هايي جهت بهبود و توسعه روش ارائه شده است.

189754

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك

دكتر شكريه