بررسی انرژی و مودهای شکست نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی واقعی

محورهای موضوعی : مکانیک خزش، خستگی و شکست

شهربانو حامدی ¹ , منصور فتوحیان ² , مهدیه حامدی ³

1 - دانشگاه
2 - دانشگاه
3 - دانشگاه

تاریخ دریافت : 1398/07/20 تاریخ پذیرش : 1398/11/22 تاریخ انتشار : 1398/12/01

کلید واژه: انرژی شکست, نانوکامپوزیت, میکروسکوپ الکترونی تراگسیل, مودهای شکست,

چکیده مقاله :

در این مقاله، اثر نانولوله های کربنی بر انرژی شکست، مودهای اول و دوم نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور نانوکامپوزیتی با درصد وزنی 5/0 نانولوله کربنی در آزمایشگاه به صورت تجربی ساخته شد و با استفاده از روش اولترامیکروتومی نمونه نانوکامپوزیت را برش داده و آن برای میکروسکوب الکترونی تراگسیل (TEM)، آماده شد. سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی تراگسیل (TEM)، قطر، طول و انحنای نانولوله های کربنی به دست آورده شد. با استفاده از روش XFEM رشد ترک در نانوکامپوزیت ها بررسی شد. با استفاده از تصاویر SEM و معادلات، انرژی شکست نانوکامپوزیت به دست آورده شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانولوله های کربنی به زمینه، ضریب شدت تنش افزایش می یابد به علاوه انرژی شکست نانوکامپوزیت تقویت شده با 5/0 درصد وزنی نانولوله های کربنی به میزان 6/29 درصد نسبت به زمینه افزایش داشته است. نتایج به دست آمده را با نتایج عددی و تجربی مقایسه شد تطابق خوبی با یکدیگر داشتند.

چکیده انگلیسی:

In this paper, the effect of carbon nanotubes on the fracture energy, first and second modes of nanocomposite is investigated. For this purpose, a nanocomposite with 0.5 wt.% Carbon nanotubes was made experimentally in the laboratory. Using an ultramicrotome technique, cutting the nanocomposite sample and prepared it for transmission electron microscopy (TEM). Then, the diameter, length, and curvature of the carbon nanotubes were determined by transmission electron microscopy (TEM). The XFEM method investigated the crack growth in nanocomposites. Using SEM images and equations, the nanocomposite fracture energy was obtained. The results showed that by increasing the weight percentage of carbon nanotubes to the matrix, the stress intensity factor increased. Also, the fracture energy of the nanocomposite reinforced with 0.5 weight percent of carbon nanotubes increased by 29.6% compared to the matrix. The results were compared with the numerical and experimental results and were in good agreement with each other.