عنوان پایان‌نامه
پیش بینی خواص مکانیکی الیاف پرزدار
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا -مهندسی فضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74615;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74615
- تاریخ دفاع
- ۲۸ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- امین قربان حسینی
- استاد راهنما
- رهام رفیعی
- چکیده
- با توجه به گسترش کاربرد کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت¬های حاوی نانولوله کربن در صنایع مختلف نظیر خودروسازی، صنایع هوا-فضایی، بسته بندی محصولات، توربین¬های بادی و غیره، پیش-بینی هرچه دقیق¬تر خواص کامپوزیتها و نانوکامپوزیت¬ها به یکی از مسایلی مبدل شده است که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. زمینه نو ظهور الیاف پرزدار که اخیرا رواج یافته است، حوزه جذابی برای استفاده از نانولوله کربن میباشد. در این ساختار به جای توزیع نانولوله در بستر رزین، نانولوله بر روی الیاف کربن رشد داده میشود. در این تحقیق ابتدا به بررسی خواص نانولوله و مدل سازی خواص نانولوله معادل با استفاده از روش المان محیط چسبنده و روش اجزا محدود در مقیاس نانو و مایکرو پرداخته میشود و با مروری بر روشهای مدل سازی نانولوله معادل و با استفاده از مدل المان چسبنده، مدل سازی بر پایه دادههای دینامیک مولکولی پیش برده خواهد شد. با توجه به نتایج به دست آمده خواص نانوکامپوزیت اطراف الیاف کربن در ساختار الیاف پرزی با توزیع شعاعی نانولوله مدل شده و سپس خواص الیاف پرزدار بدست میآید. پس از آن خواص کامپوزیت حاوی الیاف پرزدار در هر دو الگوی الیاف پرزدار بلند و تک جهته و الیاف پرزدار کوتاه با توزیع تصادفی محاسبه میگردد. پس از آن مدل چند مقیاسی توسعه داده شده، بر اساس پدیدههای تصادفی شکل غیر مستقیم و توزیع غیر یکنواخت و غیر همگن نانولوله به صورت تصادفی اجرا خواهد گردید و علاوه بر مطالعه پارامتری برای بررسی تاثیر پارامترهای ورودی بر روی خروجی مدل، نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی گزارش شده توسط دیگران مقایسه میگردد. در این پایان نامه برای اولین بار مدلسازی چند مقیاسی تصادفی برای تخمین خواص مکانیکی الیاف پرزدار و همچنین کامپوزیت تقویت شده با الیاف پرزدار توسعه داده میشود.
- Abstract
- Abstract: Due to the widespread applications of composites and nanocomposites containing carbon nanotubes in different industries, such as automotive manufacturing, aerospace industries, product packaging, wind turbines & etc., prediction of properties of composites and nanocomposites has attracted the attention of many researchers. The new context of fuzzy fibers which is issued recently, is an interesting field of carbon nanotubes application. In this novel material, instead of dispersing nanotubes in resin, the nanotubes are grown on the surface of carbon fibers. In this study, initially, properties of the nanotube and its interaction with polymer are estimated by using cohesive zone modeling and finite element method at micro and nano scales. By reviewing modeling methods of equivalent nanotube and using cohesive element model, the modeling are proceeded based on molecular dynamics data. According to the results, properties of the nanocomposites around carbon fibers are modeled by radial distributionpattern of nanotube, and then, properties of a single fuzzy fibers is obtained. Mechanical properties of the composite containing fuzzy fibers are calculated in the UniDirectional and short fuzzy fiber reinforced composites. Then, the developed multi-scale modeling is stochastically executed, treating CNT volume fractions and CNT waviness as random parameters. In addition to the parametric study to examine the influence of input parameters on result, Experimental validation of developed modeling is performed. In this research for the first time stochastic multiscale modeling is developed to estimate the mechanical properties of fuzzy fiber reinforced composites . Keywords: Fuzzy fiber; Nanotube; Nanocomposite; Cohesive Zone Element; stochastic multi scale modeling
