بررسي ارتعاشي صفحات كامپوزيتي چند لايه تقويت شده با نانو لوله‌هاي كربني

Vibrational study of laminated composite plates reinforced by carbon nanotubes

در اين مقاله، اثر نانو لوله‌هاي كربني بر ويژگي‌هاي ارتعاشي صفحات كامپوزيتي چند لايه به صورت تيوري و تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. جنس صفحات از كامپوزيت شيشه/ اپوكسي است كه نانو لوله‌هاي كربني چند جداره و تك جداره با درصدهاي جرمي مختلف به آن‌ها افزوده شده‌اند. در ابتدا نانو لوله‌هاي كربني با فرآيند فراصوت درون رزين اپوكسي توزيع شده و سپس صفحات كامپوزيتي با روش‌هاي لايه چيني دستي و كيسه خلا در قالبي كه به همين منظور تهيه شده، ساخته شدند. ويژگي‌هاي مكانيكي كامپوزيت اليافي تقويت شده با نانو لوله‌هاي كربني با استفاده از معادلات هالپين-تساي اصلاح شده، محاسبه شده است. سپس صفحه كامپوزيتي در نرم افزار آباكوس مدل و تحليل بسامدي انجام شده است. همچنين ويژگي‌هاي ارتعاشي سازه مورد نظر با استفاده از آناليز مودال تجربي و در شرايط مرزي گيردار به دست آمده است. نتايج تجربي نشان دهنده 210% افزايش در ميرايي براي نمونه داراي 5/0% وزني نانو لوله تك جداره (در مقايسه با صفحات كامپوزيتي شيشه/ اپوكسي خالص) است. همچنين مطابقت خوبي بين بسامد‌هاي طبيعي به دست آمده از تحليل‌هاي المان محدود و آزمايش‌هاي تجربي مشاهده مي‌شود.

this paper, the influence of carbon nanotubes on vibrational properties of laminated composite plates is studied theoretically and experimentally. The plates are made of glass/epoxy composite. Multi walled and single walled carbon nanotubes in different weight percentages were added to these composites. At first, carbon nanotubes were dispersed in the epoxy resin via ultrasonic procedure. Then the composite plates were made by hand layup and vacuum bagging methods in a mould manufactured for this research. Mechanical properties of the fiber composite reinforced by carbon nanotubes calculated using modified Halphin-Tsai equations. Next, composite plates were modeled in ABAQUS software and frequency analysis was performed. Also vibrational properties of structure were obtained by experimental modal analysis in fixed boundary condition. Experimental results showed 210% increase in damping for samples which have 0.5 weight percent of single walled carbon nanotubes (in comparison with plane glass/epoxy composite plates). Also a good agreement was observed between obtained natural frequencies from finite element analyses and experimental tests.