تعیین و کاهش انحناء ناشی از تنش‌‌های پسماند پس از فرایند پخت در چندلایه‌های نامتقارن کربن/ اپوکسی با استفاده از نانولوله‌های کربنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه کاشان

2 دانشجو، دانشگاه کاشان

چکیده

در این تحقیق به تعیین انحناء ناشی از فرایند پخت در چند لایه‌های نامتقارن متعامد سه‌فازی پرداخته شده است و اثر نانولوله‌ های کربنی بر میزان انحناء مطالعه شده است. اجزای تشکیل دهنده چند لایه شامل الیاف کربن، زمینه پلیمری و نانولوله‌های کربنی می‌باشد، که درصد حجمی نانولوله‌های به صورت متفاوت و برابر با 0%، 1%، 2% و 3% در نظر گرفته شده است. برای تعیین خواص تک لایه سه‌فازی از مدل‌های میکرومکانیک شامل هالپین تسای، بریجینگ و شپری استفاده شده است. آنگاه اثرات درصد حجمی نانولوله‌های کربنی روی این خواص مورد مطالعه قرار گرفته است. افزودن 1% حجمی نانولوله کربنی به تک لایه پلیمری تقویت شده با الیاف، موجب کاهش ضریب انبساط حرارتی طولی و عرضی و افزایش مدول در راستاهای مختلف شده است. برای مطالعه اثر نانولوله‌های کربنی بر انحناء ناشی فرایند پخت، از مدل توسعه یافته هایر استفاده شده است. اثرات نانولوله‌های کربنی بر میزان انحناء برای طول‌های مختلف و طول بحرانی چند لایه محاسبه و بیان شده است. اضافه کردن 1% حجمی نانولوله کربنی باعث کاهش افزایش طول بحرانی به مقدار9% و کاهش انحناء به مقدار 14% شده است. به‌علاوه، نتایج تحلیل المان محدود نیز خطایی کمتر از ده درصد با نتایج مدل تحلیلی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determination and Reducing of Curvature from Residual Stresses in Cured Shapes by Using Carbon Nanotubes in Unsymmetric Carbon/Epoxy Laminates

نویسندگان [English]

  • Ahmad Reza Ghasemi 1
  • Mohammad Mohammadi-Fesharaki 2
1 University of Kashan
2 University of Kashan
چکیده [English]

In this research, the determination of curvature and the effect of carbon nanotubes (CNTs) on it in cured three-phase un-symmetric cross-ply composite laminate have been studied. The un-symmetric cross-ply composite laminates is including three different phases: carbon fiber, polymer epoxy and carbon nanotube particles that different volume fraction of CNTs including %0, %1, %2 and %3 have been considered. Different micromechanical models such as Halpin-Tsai, bridging and Schapery models have been used to determine the mechanical and thermal properties. Adding of %1 volume fraction of CNTs has been caused decreasing the longitudinal and transverse coefficient thermal expansions and increasing the longitudinal, transverse and shear modulus ones. Developed Hyer model's has been employed to investigate different parameters such as curvature, critical length and deformed shape in different lengths of square un-symmetric cross-ply laminates. Addition of 1% volume fraction of CNTs decreases the critical length and curvature about 9% and 14%, respectively. In addition, the results of finite element analysis have been compared with the developed Hyer model and showed less than 10% error.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Curvature
  • Composite laminates
  • Carbon Nanotube
  • Hyer model
  • Micromechanics models