بررسي اثر نانو لوله هاي كربني بر عمر چندلايه هاي كامپوزيتي شيشه/اپوكسي سوراخ كاري شده تحت بارگذاري خستگي

The effect of carbon nanotubes on the life of drilled glass / epoxy composite under fatigue loading

چند لايه‫هاي كامپوزيتي، به دليل داشتن خواصي مانند استحكام مكانيكي خوب و وزن كم، امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته است. يكي از راه‫هاي مونتاژ اين قطعات، اتصال مكانيكي مي‫باشد كه نياز به ايجاد سوراخ در قطعه توسط مته مي‫باشد. سوراخ‫كاري باعث به وجود آمدن خرابي‫هايي از قبيل جدايش بين لايه‫اي، انقباض سوراخ، بيرون كشيدگي الياف و آسيب‫هاي حرارتي در قطعه ‫مي‫شود. اين خرابي‫هاي ايجاد شده باعث كاهش استحكام قطعه به خصوص در بارگذاري خستگي مي‫شود. استفاده از نانولوله‫هاي كربني، باعث بهبود خواص مكانيكي سازه از قبيل سختي، استحكام، مدول يانگ و چقرمگي، مي‫شود. در پژوهش حاضر، به بررسي اثر مقدار درصد وزني نانو لوله‫هاي كربني افزوده شده در عمر نمونه‫هاي سوراخ‫دار از جنس كامپوزيت شيشه/ اپوكسي تحت بارگذاري خستگي كشش كشش، پرداخته شده است. به همين منظور، نمونه‫هايي با درصد‫هاي وزني مختلف نانولوله‫هاي كربني ساخته شد و سپس توسط مته، با شرايط يكسان سوراخ‫ شد. اين نمونه‫ها توسط دستگاه، تحت بارگذاري خستگي كششي قرار گرفت. به منظور صحه گذاري بر نتايج بدست آمده، از سنسورهاي نشر آوايي و همچنين دوربين ميكروسكوپي نيز استفاده شد. در كل زمان بارگذاري، سنسور نشر آوايي نيز سيگنال‫هاي صوتي را ثبت كردند. نتايج بدست آمده نشان مي‫دهد كه با افزايش مقدار نانو لوله‫هاي كربني افزوده شده، عمري كه نمونه‫ها تحت بارگذاري با شرايط يكسان مي‫توانند تحمل كنند نيز افزايش مي‫يابد.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

This research presents a study on mechanical buckling of thick-walled cylindrical shell made of functionally graded materials with ring supported under uniform axial and lateral loads. The mechanical properties of shell are variable along the thickness direction. First, the governing equations on the buckling of the FGM cylindrical shell supported with ring are established based on third-order shear deformation theory. Then, the governing characteristic equations were employed using energy method and by applying the Ritz technique. In the following with solving characteristic equations, the critical load buckling of the FGM thick-walled cylindrical shell supported with axial and lateral loads are calculated. The boundary conditions represented by end conditions of the FGM shell are the following: clamped-clamped and free-free. To verify the validity of the proposed analytical method the results of this research are compared with the results that came from using the finite element software. Finally, the effects of the different parameters such as thickness variations, boundary conditions, loading conditions and geometrical parameters of shell and ring on the buckling behavior of FGM thick-walled cylindrical shell are investigated. The results showed that by increasing the FGM volume fraction power in the shell structure, the critical buckling load increases and the location of the ring support has a significant effect on the critical buckling load. The results presented can be used as an important benchmark for researchers to validate their numerical and analytical methods.