مطالعه مدول یانگ، چقرمگی و انرژی شکست کامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات اکسید روی به روش های درخت تصمیم، شبکه عصبی مصنوعی و سطح پاسخ

محورهای موضوعی : نانو

عبدالرضا علوی قره باغ ¹ (عضو هیات علمی/دانشگاه سمنان)
علی دادرسی ² (هیات علمی/دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود)
ساسان فولادپنجه ³ (دانشجو/آزمایشگاه مواد و پلیمر دانشگاه صنعتی امیر کبیر)

تاریخ دریافت : 1395/08/15 تاریخ پذیرش : 1395/10/11 تاریخ انتشار : 1396/04/01

کلید واژه: شبکه عصبی مصنوعی, بهینه سازی, روش سطح پاسخ, انرژی شکست, چقرمگی شکست,

چکیده مقاله :

در این مقاله، چقرمگی شکست(KIC)، انرژی شکست(GIC) و مدول یانگ(E) کامپوزیت‌های استایرن آکریلونیتریل با محتوای 24 و 34 درصد آکریلونیتریل که با نانوذرات اکسید روی تا سقف 1 درصد حجمی تقویت شده، مورد بررسی قرار گرفته است. پارامتر درصد حجمی به عنوان پارامتر موثر بر خواص مذکور لحاظ گردیده است. همچنین این پارامتر به عنوان پارامتر ورودی جهت مدلسازی نتایج به روش‌های درخت تصمیم، شبکه عصبی مصنوعی و سطح پاسخ در نظر گرفته شده است. نتایج تجربی نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات اکسید روی در برخی موارد باعث افزایش و در برخی دیگر باعث کاهش خواص مکانیکی می‌شود. همچنین مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی نشان می-دهد که روش سطح پاسخ مرتبه دو بهترین پیش بینی را دارد. علاوه بر آن، مقدار بهینه چقرمگی شکست در 34 درصد حجمی آکریلونیتریل و 1/0 درصد حجمی اکسید روی مشاهده شده است که برابر MPa.m1/2283/2 است. بهترین مقدار انرژی شکست نیز در 34 درصد حجمی آکریلونیتریل و 33/0درصد وزنی اکسید روی بدست آمد که معادل J/m21101 می‌باشد. همچنین مقدار بهینه مدول یانگ در 31 درصد حجمی آکریلونیتریل و 5/0 درصد حجمی اکسید روی بدست آمده که برابر GPa 281/4 است.

چکیده انگلیسی:

A study on fracture toughness (KIC), fracture energy (GIC) and Young's modulus of styrene acrylonitrile composites by two volume content of 24% and 34% acrylonitrile has been conducted. ZnO nanoparticles were added to composites up to 1 vt%. Volume percent parameter has been described as a sensational parameter. The experimental results indicate that adding ZnO nanoparticles increase the mechanical properties and in some cases, it decreases them. Also the experimental results and the results of modeling show that the second order response surface method makes the best prediction. Additionally, the best value for Fracture toughness is 2.283 MPa.m1/2 when the volume percent of styrene acrylonitrile is 34% and volume percent of ZnO is 0.1%. Also, the best value for fracture energy is equal to 1101 J/m2, when the volume percent of styrene acrylonitrile is 34% and the volume percent of ZnO is 0.33%. And finally, this method shows that the best value for Young's modulus is 4.281 GPa when the volume percent of styrene acrylonitrile is 31% And volume percent of the particle is 0.5%.