بررسی تاثیر افزودن ذرات اکسید کاهش یافته گرافن بر رفتار خزشی اتصالات چسبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

در این تحقیق، رفتار خزشی اتصالات چسب تقویت شده توسط 5/0 درصد وزنی نانو ذرات اکسید کاهش یافته گرافن در دماهای 25 و 55 درجه سلسیوس مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، نمونه­های حجمی چسب و همچنین اتصالات تک لبه چسبی تحت آزمایشات خزش تک محوره قرار گرفته و تغییر طول نمونه­ها به همراه زمان شکست ثبت گردیده است. علاوه بر این از روش المان محدود به منظور مدلسازی رفتار خزشی اتصالات چسبی استفاده شده است. در این تحقیق از یک مدل ساختاری خزش با قابلیت مدلسازی رفتار ویسکوالاستیک غیر خطی چسب بهره برده شده است. نتایج آزمایشات نشان می­دهند، کاربرد ذرات اکسید گرافن سبب بهبود رفتار خزشی می­گردد. به طوری که نمونه­های تقویت شده تغییر فرم خزشی کمتر و بهبود عمر تا 30 درصد را نشان می­دهند. نهایتا مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل عددی نشان می­دهد که مدل ساختاری خزشی بکار رفته می­تواند با دقت بالا رفتار خزشی اتصالات چسب را پیش­بینی نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Su N., Mackie R.I., Two-dimensional creep analysis of structural adhesive joints, International Journal of Adhesion and Adhesives, 13,(1),  pp. 33-40, 1993.
[2] Dean G.D., Broughton W., A review of creep modelling for toughened adhesives and thermoplastics, National Physical Laboratory, 2005.
[3] Brinson H.F., Brinson L.C., Polymer engineering science and viscoelasticity: an introduction, Springer Science & Business Media, 2007.
[4] Lubliner J., Plasticity theory, Courier Corporation, 2008.
[5] Dean G., Modelling non-linear creep behaviour of an epoxy adhesive, International Journal of Adhesion and Adhesives, 27,(8), pp. 636-46, 2007.
[6] Feng C.-W., Keong C.-W., Hsueh Y.-P., Wang Y.-Y., Sue H.-J., Modeling of long-term creep behavior of structural epoxy adhesives, International journal of adhesion and adhesives, 25,(5),  pp. 427-36, 2005.
[7] Yu X., Crocombe A., Richardson G., Material modelling for rate-dependent adhesives, International journal of adhesion and adhesives, 21,(3), pp. 197-210, 2001.
[8] Yu H., Li Z., Wang Q.J., Viscoelastic-adhesive contact modeling: Application to the characterization of the viscoelastic behavior of materials, Mechanics of Materials, 60, pp. 55-65, 2013.
[9] Majda P., Skrodzewicz J., A modified creep model of epoxy adhesive at ambient temperature, International Journal of Adhesion and Adhesives, 29,(4), pp. 396-404, 2009.
[10] Chiu W.K., Jones R., Unified constitutive model for thermoset adhesive, FM73, International Journal of Adhesion and Adhesives, 15,(3), pp. 131-6, 1995.
[11] Duncan B., Maxwell A., Measurement methods for time-dependent properties of flexible adhesives, NPL, 1999.
[12] Mortensen F., Thomsen O.T., Analysis of adhesive bonded joints: a unified approach, Composites Science and Technology, 62,(7), pp. 1011-31, 2002.
[13] Pandey P., Shankaragouda H., Singh A.K., Nonlinear analysis of adhesively bonded lap joints considering viscoplasticity in adhesives, Computers & structures, 70,(4), pp. 387-413, 1999.
[14] Ferrier E., Michel L., Jurkiewiez B., Hamelin P., Creep behavior of adhesives used for external FRP strengthening of RC structures, Construction and Building Materials, 25,(2), pp. 461-7, 2011.
[15] Choi K.-K., Reda Taha M.M., Rheological modeling and finite element simulation of epoxy adhesive creep in FRP-strengthened RC beams, Journal of Adhesion Science and Technology, 27,(5-6), pp. 523-35, 2013.
[16] Zehsaz M., Vakili-Tahami F., Saeimi-Sadigh M.-A., Modified creep constitutive equation for an epoxy-based adhesive with nonlinear viscoelastic behavior, The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 50,(1), pp. 4-14, 2015.
[17] Flahaut E., Peigney A., Laurent C., Marliere C., Chastel F., Rousset A., Carbon nanotube–metal–oxide nanocomposites: microstructure, electrical conductivity and mechanical properties, Acta Materialia, 48,(14), pp. 3803-12, 2000.
[18] Geng Y., Liu M.Y., Li J., Shi X.M., Kim J.K., Effects of surfactant treatment on mechanical and electrical properties of CNT/epoxy nanocomposites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 39,(12), pp. 1876-83, 2008.
[19] Gojny F.H., Wichmann M.H., Fiedler B., Schulte K., Influence of different carbon nanotubes on the mechanical properties of epoxy matrix composites–a comparative study, Composites Science and Technology, 65,(15), pp. 2300-13, 2005.
[20] Karapappas P., Vavouliotis A., Tsotra P., Kostopoulos V., Palpetis A., Enhanced fracture properties of carbon reinforced composites by the addition of multi-wall carbon nanotubes, Journal of Composite Materials, 2009.
[21] Siengchin S., Karger-Kocsis J., Structure and creep response of toughened and nanoreinforced polyamides produced via the latex route: Effect of nanofiller type, Composites Science and Technology, 69,(5), pp. 677-83, 2009.
[22] Varela-Rizo H., Weisenberger M., Bortz D.R., Martin-Gullon I., Fracture toughness and creep performance of PMMA composites containing micro and nanosized carbon filaments, Composites Science and Technology, 70,(7), 2010, p. 1189-95.
[23] Yang J.-L., Zhang Z., Schlarb A.K., Friedrich K., On the characterization of tensile creep resistance of polyamide 66 nanocomposites. Part I. Experimental results and general discussions, Polymer, 47,(8), pp. 2791-801, 2006.
[24] Yao Z., Wu D., Chen C., Zhang M., Creep behavior of polyurethane nanocomposites with carbon nanotubes, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 50, pp. 65-72, 2013.
[25] Marami G., Nazari S.A., Faghidian S.A., Vakili-Tahami F., Etemadi S., Improving the mechanical behavior of the adhesively bonded joints using RGO additive, International Journal of Adhesion and Adhesives, 70, pp. 277-86, 2016.
[26] Zandiatashbar A., Picu C.R., Koratkar N., Control of epoxy creep using graphene, Small, 8,(11), pp. 1676-82, 2012.
[27] Tang L.-C., Wang X., Gong L.-X., Peng K., Zhao L., Chen Q., et al., Creep and recovery of polystyrene composites filled with graphene additives, Composites Science and Technology, 91, pp. 63-70, 2014.
[28] Wang X., Gong L.-X., Tang L.-C., Peng K., Pei Y.-B., Zhao L., et al., Temperature dependence of creep and recovery behaviors of polymer composites filled with chemically reduced graphene oxide, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 69, pp. 288-98, 2015.
[29] Zehsaz M., Vakili-Tahami F., Saeimi-Sadigh M.-A., Parametric study of the creep failure of double lap adhesively bonded joints, Materials & Design, 64, pp. 520-6, 2014.