تاثير افزودن نانوذرات رسي بر رفتار كمانشي پوسته هاي مشبك نانوكامپوزيتي: بررسي تجربي

Reinforcing Effect of Nanoclay on Buckling Behavior of Nanocomposite Grid Shells: Experimental Investigation

در اين مقاله تاثير افزودن نانوذرات رسي به ماتريس پليمري بر رفتار كمانشي پوسته هاي مشبك نانوكامپوزيتي الياف شيشه/ اپوكسي- نانوذرات رسي بصورت تجربي مورد مطالعه قرار گرفته است. در توليد پوسته هاي مشبك نانوكامپوزيتي از نانو مواد اپوكسي/نانورس به عنوان زمينه و از تارهاي شيشه به عنوان الياف استفاده شده است. مورفولوژي و خواص مكانيكي نانو مواد اپوكسي/نانورس سخت شده با هاردنر اف 205 (با درصدهاي وزني 0، 5/1، 3 و 5 از نانوذرات رسي) با استفاده از آزمون هاي پراش اشعه ايكس و كشش استاندارد، تعيين شده است. اين سازه‌ها با استفاده از روش پيچش الياف ساخته شده اند. به منظور مطالعه اثر نانوذرات رسي بر رفتار كمانشي پوسته هاي مشبك نانوكامپوزيتي، اين سازه‌ها تحت بارگذاري يكنواخت محوري بصورت فشاري قرار گرفتند. نتايج مربوط به آزمون پراش اشعه ايكس نشان مي‌دهد كه زنجيره هاي پليمري توانسته اند به فاصله بين صفحات نانوذرات رسي نفوذ كرده و فاصله صفحات آن را افزايش دهند كه اين امر نشان دهنده لايه لايه اي بودن ساختار اين نانوكامپوزيت‌ها مي‌باشد. نتايج تست كشش نيز بيانگر آن است كه افزودن نانوذرات رسي به اپوكسي سبب افزايش مدول، استحكام كششي، كرنش شكست و انرژي جذب شده تا شكست نانوكامپوزيت‌هاي اپوكسي/نانورس آن مي‌گردد. نتايج آزمون كمانش پوسته هاي مشبك نانوكامپوزيتي نيز نشان دهنده بهبود رفتار كمانشي اين سازه‌ها با افزايش نانوذرات رسي به زمينه، مي‌باشد. بيشينه بهبود بار كمانشي نمونه هاي مشبك نانوكامپوزيتي مربوط به نمونه هاي با 5 درصد وزني از نانوذرات رسي به مقدار 10 درصد مي‌باشد.

The current study demonstrates the influence of nanoclay on buckling behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) grid-stiffened nanocomposite shells. The nanocomposite grid shells were manufactured from continuous glass fiber using a specially designed filament winding machine. The epoxy/clay nanocomposites with different clay content (0%, 1.5%, 3% and 5% of clay) were used as the matrix of the grid stiffened structures. The state of dispersion and mechanical properties of the epoxy/clay nanocomposites were obtained by X-ray diffraction (XRD) method and uniaxial tensile test, respectively and also the grid structures were loaded under uniform axial compression test. The results of XRD show that the clay has been further intercalated by the epoxy matrix. The tensile test results show that the tensile modulus and strength, strain to break and energy to break of the epoxy/clay nanocomposites increase with adding clay loading into the epoxy resin. Furthermore, it is found that the critical buckling load of the cylindrical grid samples increases continuously with increasing the clay content up to 5 wt. %. The maximum value of improvement in the critical buckling load is about 10% for the samples with 5 wt. % of nanoclay.