علی حسین زاده - دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
یونس علیزاده - استاد، دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

با گسترش فناوری نانو در سالهای اخیر، به کارگیری این مواد در ساخت سازه های مرکب مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر اثر افزودن نانولوله های کربنی چند جداره بر استحکام قطاع پوسته کروی مرکب مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور هنگام ساخت نمونه های پوسته کروی اپوکسی/ پارچه الیاف شیشه تک جهته، نانولوله کربنی با نسبتهای ۵/۰، ۷۵/۰ و ۱ درصد وزنی و نانوذرات رس با ۵ درصد وزنی افزوده شده است. نمونه های تولید شده تحت بار متمرکز و شرایط لبه ای گیردار مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین نمونه های آزمون کشش مشابه با نمونه های پوسته کروی، ساخته شده و مورد آزمون قرار گرفته است. در حالی که نتایج آزمون کشش تغییر چندانی در استحکام طولی و عرضی ماده مرکب در اثر افزودن نانوذرات نشان نمیداد، نتایج به دست آمده از اعمال بار بر پوسته کروی حاکی از افزایش استحکام سازه کروی مرکب بود. به گونهای که در نمونه ساخته شده با ۷۵/۰ وزنی نانولوله های کربنی، تا ۲۰% افزایش بار نهایی شکست مشاهده گردید. همچنین نمونه های ساخته شده با نانوذرات رس نسبت به نانو لوله های کربنی تاثیر کمتری را نشان داد. به منظور ارزیابی بهتر نتایج آزمونهای تجربی، به کمک خواص به دست آمده از آزمون کشش، یک مدل المان محدود از نمونه های کروی ساخته شده ایجاد گردیده و رفتار نمونه های پوسته کروی ساخته شده تحت بار متمرکز شبیه سازی شده است . نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود نشان میدهد افزودن نانوذرات رس و نانولوله های کربنی، سبب کاهش تمرکز تنش در اطراف محل اعمال بار شده، که موجب تاخیر در شروع ترک و افزایش ظرفیت تحمل بار پوسته کروی نانوکامپوزیت شده است.

پوسته کروی، نانو کامپوزیت، نانو لوله کربنی، نانو ذرات رس