بررسي تجربي خواص مكانيكي پليمر تقويت شده با آلياژ حافظه دار تحت اثر نرخ كرنش پايين

كارشناسي ارشد

هدف از تحقيق حاضر، بررسي تجربي خواص مكانيكي پليمر تقويت‌شده با آلياژهاي حافظه¬دار تحت اثر نرخ كرنش پايين مي‌باشد. باتوجه به اينكه مشخصه‌يابي خواص مكانيكي مواد كامپوزيتي تحت نرخ‌هاي بارگذاري مختلف، كاري دشوار، پرهزينه و زمان‌بر مي‌باشد، لذا يك مدل مايكرومكانيكي وابسته به نرخ كرنش نيز براي پليمر تقويت‌شده با آلياژ حافظه‌دار توسعه داده شده است. براي توسعه يك مدل مايكرومكانيكي وابسته به نرخ كرنش، از قانون اختلاط استفاده شد. ابتدا از يك معادله ساختاري وابسته به نرخ كرنش، براي پيش‌بيني رفتار مكانيكي پليمر خالص استفاده و سپس با استفاده از معادلات ساختاري آلياژ حافظه‌دار يك معادله وابسته به نرخ كرنش جهت پيش‌بيني رفتار مكانيكي آلياژ حافظه‌دار ارائه ‌شد. به منظور محاسبه خواص مكانيكي پليمر تقويت شده با سيم حافظه دار تحت يك نرخ كرنش اعمالي، نحوه توزيع كرنش اعمال شده بر اجزاي سازنده آن محاسبه شد. مهم‌ترين پارامترهاي دخيل در اين مدل پيشنهادي نرخ بارگذاري، كسر حجمي آلياژ حافظه‌دار و پيش‌كرنش اعمال شده به سيم‌هاي آلياژ حافظه‌دار مي‌باشد. به منظور ارزيابي مدل پيشنهادي، آزمايش‌هايي به روش طراحي آزمايش‌ها جهت بررسي و مطالعه تاثير نرخ كرنش بر خواص مكانيكي پليمر تقويت‌شده با سيم‌هاي آلياژ حافظه‌دار طراحي و اجراء گرديد. بر اساس مدل تاگوچي، نمونه‌هاي پليمري تقويت‌شده با دو رشته سيم‌ آلياژ حافظه‌دار داراي 4 درصد پيش كرنش و بدون پيش‌كرنش، نمونه‌هاي پليمري تقويت‌شده با چهار رشته سيم‌ آلياژ حافظه‌دار داراي 4 درصد پيش‌كرنش و بدون پيش‌كرنش در نرخ‌هاي بارگذاري 2، 25، 50 و 100 ميليمتر بر دقيقه آزمايش شده و براي ارزيابي مدل پيشنهادي، نتايج آزمايشگاهي و پيش‌بيني شده مقايسه گرديدند. مقايسه نتايج آزمايشگاهي و پيش‌بيني شده نشان مي‌دهد كه مدل مايكرومكانيكي وابسته به نرخ كرنش از دقت قابل قبولي براي تخمين خواص مكانيكي پليمر تقويت شده با آلياژ حافظه‌دار برخوردار است. با بررسي نتايج و پارامترهاي تاثيرگذار در مدل مايكرومكانيكي، مشاهده مي‌شود كه افزايش نرخ بارگذاري، افزايش مدول الاستيك قطعات را به همراه داشته است. همچنين در خصوص كسر حجمي تقويت‌كننده مشاهد شد هرچه تعداد سيم‌ها بيشتر باشد،كسر حجمي تقويت‌كننده بيشتر مي‌شود و مدول الاستيك كامپوزيت افزايش پيدا مي‌كند. اما در ارتباط با اثر پيش‌كرنش، اين پارامتر تاثير چشم‌گيري در تغييرات مدول الاستيك ندارد.

195747

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي

پروفسور محمود مهرداد شكريه