تحلیل شکست نرم نانوکامپوزیت های شیاردار اپوکسی تقویت شده با نانوذرات گرافن اکسید با استفاده از مفهوم ماده معادل

Abstract

در این مقاله، ظرفیت باربری نمونه­های نانوکامپوزیت زمینه پلیمری دارای شیار­ v­شکل نوک گرد ساخته شده از رزین اپوکسی LR 630 و نانو گرافن اکسید، به هر دو روش تجربی و تئوری در شرایط مود بازشوندگی خالص، مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا خواص مکانیکی رزین اپوکسی خالص و نانوکامپوزیت، توسط آزمون کشش و خمش سه نقطه، به منظور ساخت نمونه­های مورد مطالعه، تعیین شد. از صفحات مستطیلی شامل یک سوراخ لوزی شکل در مرکز با چهار گوشه شیاردار با زاویه­ی شیار 60 درجه و شعاع­های 2،1و 4 میلی­متر در نوک آن، به عنوان نمونه برای آزمون شکست، استفاده شد. سپس نمونه­ها تحت بارگذاری کششی تک محوره قرار گرفتند و ظرفیت باربری آن­ها اندازه گیری شدند. سپس برای پیش بینی­های تئوری به­دلیل رفتار نرم نمونه­های مورد بررسی، از ترکیب روش مفهوم ماده معادل (EMC) با یک معیار شکست ترد شناخته شده به نام معیار بیشترین تنش محیطی (MTS)، استفاده شد و بعد از آن نتایج تجربی و تئوری باهم مقایسه شدند. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که با افزودن نانوذره به رزین اپوکسی، استحکام آن حدود 8% بهبود پیدا می­کند. هم­چنین مشاهده شد که بیشترین اختلاف نتایج تئوری و تجربی مربوط به ظرفیت باربری، مربوط به شیار با شعاع 4 میلی­متر و حدود 2/9% می­باشد. در نهایت مشاهده شد، معیار ترکیبی جدید به­خوبی می­تواند، بدون نیاز به تحلیل­های زمان­بر و پیچیده ­الاستوپلاستیک، نتایج تجربی به دست­آمده برای نمونه­های نانو کامپوزیتی را پیش­بینی کند.