تحلیل تئوری و تجربی نفوذ در پانل های ساندویچی با هسته فوم ترکیبی تقویت شده با نانوذرات
چکیده
هدف از انجام این رساله بررسی تجربی و تئوری پدیده نفوذ پرتابه سبک با سرعت بالا در پانل ساندویچی با هسته فوم ترکیبی و نحوه پاسخ این ماده به این نوع بارگذاری است. برای ساخت نمونه¬ها از ماتریس پلیمری اپوکسی و میکروبالن¬های سرامیکی استفاده گردیده و نمونه¬ها در درصدهای حجمی 0% ، 20% ، 40% و 60% و با استفاده از سه نوع میکروبالن سرامیکی دارای اندازه¬های مختلف ساخته شده¬اند. در قسمت تجربی، با توجه به اندک اطلاعات موجود، رفتار فوم ترکیبی در کشش و فشار و در نرخ کرنشهای متفاوت آزموده شده است. برای آزمایش¬های کشش و فشار در سرعت پایین از دستگاه یونیورسال کشش و فشار و برای آزمایش فشار در نرخ کرنش بالا از دستگاه میله فشاری هاپکینسون استفاده شده است. در ادامه، پانل¬های ساندویچی از رویه¬های کامپوزیتی با الیاف شیشه بافته شده و رزین اپوکسی به همراه هسته فوم ترکیبی ساخته شده و تحت آزمایش ضربه بالستیک قرار گرفته¬اند. آزمایش ضربه بالستیک با استفاده از یک تفنگ گازی یک مرحله¬ای و با یک پرتابه فولادی سرتخت سبک انجام شده. نتایج آزمایشها (سرعت حد بالستیک و انرژی عبور مخصوص) نشان می¬دهد که پانل با هسته فوم ترکیبی دارای 40% حجمی میکروبالن دارای بیشترین انرژی عبور مخصوص می¬باشد. در این رساله به منظور بررسی حضور ذرات نانوکلی در اپوکسی ، نانوکلی در چند درصد متفاوت (0% ، 1% ، 2% ، 3% ، 5% و 7%) به ماتریس یک نوع فوم ترکیبی شامل 40% حجمی میکروبالن اضافه شده و نمونه ها تحت آزمایش¬های کشش، فشار، هاپکینسون فشاری و ضربه بالستیک قرار گرفته¬اند. نتایج آزمایشها، تغییرات در خواص مکانیکی را گزارش کرده و نشان می¬دهد میزان بهینه نانوکلی در ماتریس فوم در آزمایش ضربه بالستیک 3% می¬باشد. با بررسی و مشاهده نحوه تخریب اهداف در ضربه سرعت بالا، مکانیزم¬های تخریبی که انرژی پرتابه را جذب می¬کنند، بدست آمده و بر مبنای آنها یک مدل تحلیلی برای پدیده نفوذ پرتابه سرتخت در ضربه سرعت بالا پیشنهاد گردیده است. با استفاده از این مدل، تغییرات نیرو و سرعت در خلال نفوذ پرتابه بدست آمده و توانایی مقایسه دقیق¬تر اهداف حاصل شده است. در نهایت مزایا و معایب فوم ترکیبی در بارگذاری سرعت بالا مورد بررسی قرار گرفته¬اند