عنوان پایان‌نامه
مطالعه‌ی اثر سطح چسبنده جهت ارتقائ استحکام اتصالات تک لبه فلز- کامپوزیت با استفاده از نانو چسب‌ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3533;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79445;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3533;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79445
- تاریخ دفاع
- ۲۵ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- امیر صفری
- استاد راهنما
- محمد رضا فراهانی
- چکیده
- یکی از مهمترین مسایل در ساخت قطعات توانایی اتصال و مونتاژ آن‌ها می‌باشد. روش‌های متعددی برای اتصال ساختارهای مشابه و غیرمشابه وجود دارد. روش‌های مکانیکی مرسوم سبب ایجاد تمرکز تنش و غیریکنواختی توزیع بار بر روی قطعات می‌شوند، ولی اتصالات چسبی توزیع تنش یکنواختی را اعمال می‌کنند. اتصالات چسبی در مقایسه با اتصالات مکانیکی دارای مزایای زیادی بوده که باعث مورد توجه قرار گرفتن استفاده از تکنیک ایجاد اتصالات چسبی به‌عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و اتومبیل‌سازی شده و امروزه از اهمیت بالایی برخوردار است. آماده‌سازی بهینه سطح و استفاده از المان‌های تقویتی ذرات نانو از جمله روش‌های استحکام‌بخشی اتصالات چسبی فلزات و کامپوزیت‌ها می‌باشند. در این پروژه بررسی روش‌های آماده‌سازی سطح اتصال و تعیین زبری سطح بهینه در اتصالات فلز-فلز، فلز-کامپوزیت و فلز-نانوکامپوزیت به‌عنوان پارامترهای تأثیرگذار بر استحکام‌بخشی اتصال مورد توجه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دادند که با افزایش زبری سطح نمونه‌های سنباده‌زنی شده، استحکام برشی نهایی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافته و زبری سطح بهینه برای چسب‌های با ویسکوزیته‌ی بالا و پایین یکسان نبوده است. ولی با افزایش زبری سطح نمونه‌های شات‌بلاست و سندبلاست شده، استحکام برشی نهایی به‌طور پیوسته افزایش یافته و زبری سطح بهینه برای چسب‌های غلیظ و رقیق یکسان بوده است. بیشترین استحکام برشی نهایی اتصالات فلز-فلز برای هر دو نوع چسب مورد مطالعه، مربوط به فرآیند آماده‌سازی سندبلاست در حداکثر فشار ممکن با زبری سطح ?/? میکرومتر بوده است. در اتصالات چسبی فلز-کامپوزیت با افزایش زاویه‌ی قرارگیری الیاف و کاهش زبری سطح کامپوزیت‌ها، تنش برشی نهایی کاهش می‌یابد و بیشترین استحکام برشی نهایی مربوط به قرارگیری الیاف با زاویه‌ی صفر درجه نسبت به راستای طولی قطعات کامپوزیتی بود. در اتصالات نانوچسبی فلز-کامپوزیت با افزایش درصد ذرات نانو، تنش برشی نهایی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافته و بیشترین استحکام برشی نهایی برای نمونه‌ی دارای 75% درصد ذرات نانو در چسب آرالدیت 2015 به‌دست آمد. مد غالب شکست در بهینه‌ترین زبری سطح‌ها، شکست درون‌چسبی بود که تاییدی برای استحکام برشی نهایی بیشتر می‌باشد.
- Abstract
- One of the most important issues in manufacturing parts is the ability to joint and assembl them. There are several methods for jointing similar and dissimilar structures. Conventional mechanical methods cause stress concentration and uniform distribution of the load on the parts but adhesive joints impose uniform stress distribution. Adhesive joints in comparison with mechanical joitns have many benefits that take into consideration the use of this technique as one of the most widely used methods in aerospace, marine and automobile industries and today is very important. Mechanical surface treatment and the use of nanoparticle reinforcement elements are strengthening methods of metals and composites adhesive joints. In this project the method of connection surface preparation, surface treatments process type, optimum surface roughness, optimum angle of composite fibers placement and optimum percent of nanoparticles in adhesive joints as effrctive parameters on the strength of metal-composite adhesive joint was investigate. Results show that by increasing the surface roughness of sanded samples, the ultimate shear strength first increases and then decreases but by increasing the surface roughness of shot blasted and sandblasted samples, the ultimate shear strength continuously increases. In sanding process the optimum surface treatment for dense and washy adhesives was not similar but in shot blasting and sandblasting processes the optimum surfaces treatment for ductile and brittle adhesives was similar. The highest ultimate shear strength for both types of adhesives was sandblast preparation process at pressure of 6 bar with 0.6 micrometers of surface roughness. In metal-composite adhesive joints by increasing the angle of composite fibers and decreasing the surface roughness, the ultimate shear stress decreases and the highest ultimate shear strength was for zero degrees of fiber orientation relative to the longitudinal direction of the composite parts. In metal-composite nano adhesive joint by increasing the percent of nanoparticles, the ultimate shear stress first increases and then decreases, and the highest ultimate shear strength was for sample whit 0.75 percent of nanoparticles in araldite 2015 adhesive. The dominant mode of failure in the most optimum of surface roughness was cohesive mode of failure that is approval for higher ultimate shear strength. Keywords: Surface preparation, Composite, Adhesive joints, Nanoparticles.
