رفتار مكانيكي صفحات مشبك كامپوزيتي چندمقياسي اپوكسي- الياف شيشه- نانوذرات رس تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌اي

The Mechanical Properties of Nanoclay/E-glass-Epoxy Multiscale Grid Composites under 3-point Bending Test

در اين تحقيق، تاثير افزودن نانوذرات رس بر رفتار مكانيكي صفحات مشبك كامپوزيتي تحت بارگذاري عرضي (خمش سه ­نقطه­ اي) مورد بررسي قرار گرفت. در گام نخست، به منظور ايجاد فصل مشترك قوي­ بين زمينه اپوكسي و نانوذرات رس، اين نانوذرات توسط عامل كوپلينگ تري گليسيداكسي پروپيل تري متوكسي سيلان (3-GPTS) اصلاح سطحي شدند. از الياف تك­ جهته شيشه به عنوان جز تقويت­ كننده در ريب ­ها، از پارچه الياف شيشه با بافت دوبعدي ساده به عنوان تقويت­ كننده در پوسته و همچنين از مخلوط رزين اپوكسي به همراه نانوذرات رس اصلاح سطحي شده با درصدهاي وزني مختلف صفر، 1، 3 و 5 درصد به عنوان زمينه در ساخت سازه­ هاي مشبك كامپوزيتي با هندسه ايزوگريد استفاده شدند. روند اصلاح سطحي نانوذرات رس توسط آزمون طيف­ سنجي مادون قرمز تبديل فوريه و پراش اشعه ايكس مورد تاييد واقع شد. نتايج به دست آمده از آزمون نشان دادند كه افزودن 5 درصد وزني نانوذرات رس اصلاح سطحي شده باعث بهبود قابل توجه خواص خمشي كامپوزيت­ ها شامل سفتي، نيروي حداكثر و جذب انرژي به ميزان 32، 24 و 34 درصد مي ­شود. همچنين مشاهده شد كه در صفحات مشبك كامپوزيتي بخش قابل توجهي از جذب انرژي پس از شكست اوليه در نقطه بار حداكثر است كه مويد تلورانس تخريب بالاي اين سازه ­ها مي­ باشد.

In this research work, the effect of nanoclay addition on the flexural properties of E-glass/epoxy grid-stiffened composites (GSCs) was investigated. Firstly, in order to the formation of a stronger interface between the matrix and nanoclay particles, the nanoparticles were modified by a silan coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane/3-GPTS). Unidirectional glass fibers as rib reinforcement, plain glass fibers as skin reinforcement and a mixture of epoxy resin and 0, 1, 3 and 5 weight percent surfacemodified nanoclay as matrix part were used to produce GSCs. The surface modification trend of nanoclay particles was confirmed by Fourier transform infrared (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD). Obtained results showed that the addition of the surface modified nanoclays caused the improvement of stiffness, maximum load and energy absorption properties of GSCs, and the maximum improvements was related to the specimen with 5 wt. % nanoclay. It was also found out that a considerable portion of energy absorption was occurred after the primary fracture at peak load, manifesting the high damage tolerance of the grid composite structures.