شبیه سازی رفتار خستگی نانو کامپوزیت اپوکسی – گلاس در مقایسه با فولاد
چکیده
خواص مکانیکی بهبود یافته و در عین حال کاهش وزن و هزینه ها ی ساخت مواد در مواد مرکب سبب شده است تا کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع مختلف برای آنها ایجاد شود. نانوذراتی که در نانوکامپوزیت های پلیمری پیشرفته به کار می¬روند سبب افزایش انعطاف¬پذیری، افزایش ممانعت از ورود و خروج گازها و افزایش پایداری رطوبتی و حرارتی پلیمرهای تشکیل شده از آنها می شوند. در پژوهش پیش رو، شبیه سازی رفتار خستگی نانوکامپوزیت اپوکسی-گلاس بر مبنای تحلیل المان محدود و با استفاده از نرم افزار ansys مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نتایج بدست آمده در شرایط یکسان با رفتار خستگی فولاد نیز مورد مقایسه قرار گرفته است. شبیه سازی انجام شده روی مدل هایی با مشخصات ابعادی واقعی و مکانیکی متغیر و تحلیل هریک از پارامترهای متغیر بر رفتار صفحه تخت و شرایط مرزی و بارگذاری مطابق با واقعیت و پارامترهای موجود در نظر گرفته شده است. در این تحقیق با استفاده از مدل ارائه شده برای رفتار نانوکامپوزیت¬ها، شبیه¬سازی صفحه و پوسته منحنی شکل نانوکامپوزیتی نیز تحت شرایط مختلف بارگذاری انجام شد و عمر خستگی مربوط به آن¬ها محاسبه و با نمونه فولادی مقایسه شد. با توجه به نتایج حاصل شده از شبیه¬سازی¬ها، خستگی نانوکامپوزیت بررسی شده در تمامی شرایط بیش از فولاد بوده است به گونه ایکه تحت بارگذاری کشش-فشاری متناوب برای صفحه تخت نانوکامپوزیت پس از 4301 سیکل و صفحه تخت فولاد پس از 3051 سیکل شکست اتفاق افتاد. همچنین نتایج نشان دادند که تحت بارگذاری خمشی، صفحه تخت نانوکامپوزیت پس از 17780 سیکل و صفحه تخت فولاد پس از 1487 سیکل دچار شکست شدند. پوسته منحنی شکل نانوکامپوزیتی تحت بارگذاری متناوب کشش_فشارپس از 1612سیکل و پوسته منحنی شکل فولادی پس از 610سیکل دچار شکست خواهند شد. بنابراین در صورتی که مسائل مربوط به طراحی و ساخت نانوکامپوزیت محدودیتی برای استفاده از آنها ایجاد نکند، می¬توان در شرایط وجود بارهای تناوبی از آن به عنوان یک جایگزین مناسب فولاد بهره برد.