مطالعه عددی- تجربی اثر نرخ کرنش بر خواص کششی نانوکامپوزیت‌های گرافن- اپوکسی

Abstract

در این پژوهش، اثر نرخ کرنش بر رفتار کششی نانوکامپوزیت‌های گرافن- اپوکسی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌ها برای ۰/۰۵، ۰/۱، ۰/۳ و ۰/۵ درصد وزنی گرافن اکساید آماده‌سازی شدند و تحت آزمون کشش در نرخ‌های کرنش مختلف قرار گرفتند. نتایج تجربی نشان داد که حداکثر بهبود در استحکام کششی و مدول به ترتیب ۹ و ۱۶% و برای نانوکامپوزیت، ۰/۱ درصد وزنی به‌دست آمده بودند. همچنین، نتایج نشان داد که اپوکسی و نانوکامپوزیت‌های آن به نرخ کرنش حساس بودند. حساسیت به نرخ با افزایش درصدهای وزنی گرافن، کاهش یافت. علاوه‌بر آن نشان داده شد که با افزایش نرخ کرنش، استحکام کششی و مدول اپوکسی خالص به ترتیب ۱۵/۸ و ۱۶/۸% بهبود یافتند. در این مطالعه، تناسب و کارآیی مدل ماده جانسون- کوک برای توصیف ارتباط تنش- کرنش نانوکامپوزیت‌ها، به کمک تکنیک ترکیب آزمایشی- عددی- بهینه‌سازی ارزیابی شد. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از برنامه تجاری آباکوس و بهینه‌سازی، با استفاده از مدل‌سازی جایگزینی انجام گرفت. نتایج نشان داد که در نرخ‌های کرنش خیلی پایین، مدل جانسون- کوک دقیق نیست. با این حال، با افزایش درصد وزنی گرافن یا افزایش نرخ کرنش، دقت مدل بهبود چشمگیری یافت.