پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 428 |
| تعداد مقالات | 5,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,866,206 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,832,324 |
بررسی تجربی اثر افزودن نانولوله‌های کربنی درون مادّه‌ی زمینه، بر رفتار کمانشی ورق‌های کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 12، دوره 53، شماره 4 (Special Issue)، تیر 1400، صفحه 2613-2628 اصل مقاله (1.73 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.18025.6716 | ||
| نویسندگان | ||
| حمیدرضا صابرمنش1؛ مهدی قنّاد* 2؛ سیّد مهدی حسینی فرّاش3 | ||
| 1گروه آموزشی هوافضا، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود | ||
| 2گروه جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | ||
| 3صنعتی شاهرود-مهندسی مکانیک | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، اثر افزودن نانولوله‌های کربنی به‌عنوان تقویت‌کننده به مادّه‌ی زمینه‌ی پلیمری و دارای الیاف شیشه بر بار بحرانی کمانش ورق‌های کامپوزیتی تحت بارگذاری فشاری، به روش تجربی بررسی شده است. ورق‌های کامپوزیتی، مستطیل شکل از جنس الیاف شیشه/ اپوکسی و تقویت‌شده با 25/0، 5/0، و 0/1 درصد وزنی نانولوله‌ی کربنی به روش لایه‌گذاری دستی ساخته شده‌اند. این ورق‌ها در شرایط دوسر گیردار به یک دستگاه یونیورسال هیدرولیک اینسترون بسته شد و بار به‌صورت فشاری درون‌صفحه‌ای و تک‌محوری در راستای طولی به آنها اعمال شد. نتایج نشان داد که افزودن 5/0درصد وزنی نانولوله‌ی کربنی به رزین اپوکسی، بیشترین تأثیر را بر بار بحرانی کمانش این ورق‌ها دارد، به‌گونه‌ای که ورق‌های حاوی این مقدار نانولوله‌ی کربنی، بیشتر از دو برابر بار فشاری را نسبت به ورق مشابه بدون نانولوله‌ی کربنی تا رسیدن به آستانه‌ی کمانش، می‌توانند تحمّل کنند. با افزایش درصد وزنی نانولوله به یک درصد، به دلیل کلوخه‌ای‌شدن نانولوله‌ی کربنی درون رزین اپوکسی و کاهش کیفیت پراکندگی نانولوله‌ها، بیشینه نیروی قابل تحمّل سازه، کاهش می‌یابد. برای راستی‌آزمایی نتایج آزمایش، تحلیل کمانش ورق‌های کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس انجام شد و بار بحرانی کمانش حاصل از نرم‌افزار با نتایج تجربی مقایسه شد و تطابق خوبی به‌دست آمد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ورق کامپوزیتی؛ نانولوله‌ی کربنی؛ الیاف شیشه/ اپوکسی؛ تحلیل کمانشی؛ بررسی تجربی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of adding carbon nanotubes into the matrix material on the buckling behavior of glass/epoxy composite plates: An experimental study | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hamid Reza Sabermanesh1؛ Mehdi Ghannad2؛ Seyed Mahdi Hossein Farrash3 | ||
| 1Shahrood Univercity of Technalogy | ||
| 2Departement of Solid Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran | ||
| 3صنعتی شاهرود-مهندسی مکانیک | ||
| چکیده [English] | ||
| In this research, buckling of polymer matrix composite plates containing unidirectional glass fibers under in-plane pressure load is investigated. Moreover, the effect of adding carbon nanotubes as reinforcement into the matrix material on the critical buckling load of composite plates is studied. Using hand lay-up method, rectangular glass/epoxy composite plates with and without carbon nanotubes were fabricated. 0.25, 0.5 and 1.0 weight percent of carbon nanotubes were added to the epoxy resin and composite plates were subjected to the longitudinal in-plane pressure load. The plates were tested under fix ended boundary conditions utilizing Instron hydraulic universal testing machine. Based on the results, adding 0.5 weight percent of carbon nanotubes has the most influence on the critical buckling load of the plates. Results show that adding 0.5 weight percent of carbon nanotubes into the matrix material increases the critical buckling load of the carbon nanotubes /glass/epoxy plate more than two times with respect to that of glass/epoxy composite plate. Furthermore, when the carbon nanotubes weight percent reaches 1 %, because of carbon nanotubes agglomeration, carbon nanotubes are not dispersed well into the epoxy resin and the critical buckling load of the composite plate decreases. To validate the results, buckling analysis of glass/epoxy composite plate was done in Abaqus finite element software. Finite element models confirm the experimental results obtained. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Composite plate, Carbon nanotube, Glass/epoxy fibers, Buckling analysis, Experimental study | ||
| مراجع | ||
|
[1] H. Hu, L. Onyebueke, A. Abatan, Characterizing and modeling mechanical properties of nanocomposites: Review and evaluation, Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 9(4) (2010) 275-319. [2] S. Iijima, Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, 354(6348) (1991) 56-58. [3] G.D. Seidel, D.C. Lagoudas, Micromechanical analysis of the effective elastic properties of carbon nanotube reinforced composites, Mechanics of Materials, 38(8–10) (2006) 884-907. [4] Y. Han, J. Elliott, Molecular dynamics simulations of the elastic properties of polymer/carbon nanotube composites,” Computational Materials Science, 39(2) (2007) 315-323. [5] M. H. Farrash, M. Shariati, J. Rezaeepazhand, Experimental study on the effect of amine functionalized carbon nanotubes on the thermomechanical properties of CNT/epoxy nanocomposites, Mechanics of Advanced Composite Structures, 5(1) (2010) 41-48, 2010, ( in Persian). [6] H.S. Shen, C.L. Zhang, Thermal buckling and postbuckling behavior of functionally graded carbon nanotube reinforced composite plates, Materials and Design, 31(7) (2010) 3403-3411. [7] H. Foroughi, H. Askariyeh, M. Azhari, Mechanical buckling of thick composite plates reinforced with randomly oriented, straight, single-walled carbon nanotubes resting on an elastic foundation using the finite strip method, Journal of Nanomechanics and Micromechanics, 3(3) (2013) 49-58. [8] S. Madhu, V.V. Subbarao, Effect of carbon nanotube reinforcement in polymer composite plates under static loading, International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering, 8(3) (2014) 200- 205. [9] R. Zamani, G.H. Rahimi, M.H. Pol, M. Hedayatian, Reinforcing effect of nanoclay on buckling behavior of nanocomposite grid shells: Experimental investigation, Modares Mechanical Engineering, 15(3) (2015) 411-418, (in Persian). [10] R. Azadi, Y. Rostamiyan, Experimental and analytical study of buckling strength of new quaternary hybrid nanocomposite using taguchi method for optimization, Construction and Building Materials, 88 (2015) 212-224. [11] Z.X. Lei, L.W. Zhang, K.M. Liew, Buckling analysis of CNT reinforced functionally graded laminated composite plates, Composite Structures, 152 (2016) 62-73. [12] M.M. Shokrieh, A. Zeinedini, Analytical prediction of mode I strain energy release rate at crack growth initiation of polymeric nanocomposites, Journal of Science and Technology of Composites, 3(1) (2016) 1-10, (in Persian). [13] A.M. Fattahi, B. Safaei, Buckling analysis of CNT reinforced beams with arbitrary boundary conditions, Microsystem Technologies, 23(10) (2017) 5079-5091. [14] S. Khosravi, H. Arvin, Y. Kiani, Interactive thermal and inertial buckling of rotating temperature-dependent FG-CNT reinforced composite beams, Composites Part B: Engineering, 175 (2019) 107178. [15] M. Song, J. Yang, S. Kitipornchai, Bending and buckling analyses of functionally graded polymer composite plates reinforced with graphene nanoplatelets, Composites Part B: Engineering, 134 (2018) 106-113. [16] A.M.K. Esawi, M.M. Farag, Carbon nanotube reinforced composites: Potential and current challenges, Materials & Design, 28(9) (2007) 2394-2401. [17] R. Kolahchi, S. P. Zhu, B. Keshtegar, N.T. Trung, Dynamic buckling optimization of laminated aircraft conical shells with hybrid nanocomposite martial, Aerospace Science and Technoloy, 98 (2020) 105656. [18] F. Ebrahimi, S. Habibi, Nonlinear dynamic response analysis of carbon fiber reinforced polymer enhanced with carbon nanotubes on elastic foundations in thermal environments, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 50(1) (2018) 73-90, (in Persian). [19] H. Aghamohammadi, R. Eslami-Farsani, Improvement in the flexural properties of basalt fibers/epoxy-aluminum laminate composites using multi-walled carbon nanotubes, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering , 51(3) (2019) 81-90, (In Persian). [20] R. Eslami-Farsani, A. Shahrabi-Farahani, H. Khosravi, M.R. Zamani, A study on the flexural response of grid composites containing multi-walled carbon nanotubes, Journal of Science and Technology of Composites, 4(1) (2017) 101-108, (in Persian). [21] Y. Chandra, E.I.S. Flores, F. Scarpa, S. Adhikari, Buckling of hybrid nanocomposites with embedded graphene and carbon nanotubes, Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 83 (2016) 434-441. [22] H. Rahimi-Sharbaf, G.H. Rahimi, G.H. Liaghat, Experimental study of behavior of filament winding composite pipes with liner using glass fibers and silica nanoparticles under impact loading, Journal of Science and Technology of Composites, 3(4) (2017) 311-320, (in Persian). [23] M. H. Farrash, M. Shariati, J. Rezaeepazhand, The effect of carbon nanotube dispersion on the dynamic characteristics of unidirectional hybrid composites: An experimental approach, Composites Part B: Engineering, 122 (2017) 1-8. [24] Ö.Y. Bozkurt, M. Bulut, A. Erkliğ, W.A. Faydh, Axial and lateral buckling analysis of fiber reinforced S-glass/epoxy composites containing nanoclay particles, Composites Part B: Engineering, 158 (2018) 82-91. [25] M. Najafi, A. Darvizeh, R. Ansari, Evaluation of impact strength of composites and fiber metal laminates hybridized with nanoclay after exposure to high temperature thermal shock, Journal of Science and Technology of Composites, 4(3) (2017) 263-274, (in Persian). [26] E.T. Thostenson, W.Z. Li, D.Z. Wang, Z.F. Ren, T.W. Chou, Carbon nanotube/carbon fiber hybrid multiscale composites, Journal of Applied Physics, 91(9) (2002) 6034-7. [27] S.M .Hosseini Farrash, J. Rezaeepazhand, M. Shariati, S.M.A. Amin Yazdi, Effect of adding carbon nanotubes into the matrix material on the aero- thermo-elastic stability region of fibrous laminates, Modares Mechanical Engineering, 20(3) (2020) 787-796, ( in Persian). [28] Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials, Annual Book of ASTM Standard, D30.04, D3039/D3039M, 2000. [29] C.T. Heracovich, Mechanics of fibrous composites, John Wiley, New York, 1998. [30] A.G. Mamalis, D.E. Manolakos, M.B. Ioannidis, D.P. Papapostolou, On the crushing response of composite sandwich panels subjected to edgewise compression: Experimental, Composite Structures, 71(2) (2005) 246-257. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 871 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,039 |
||