بررسی خواص ارتعاشی و میرایی کامپوزیت‌های گرافیت نانوپلیتلت/اپوکسی

در پژوهش حاضر، تاثیر وجود درصدهای مختلف گرافیت نانوپلیتلت (gnp) به عنوان فیلر روی خواص ارتعاشی رزین اپوکسی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های کامپوزیتی با مقادیر فیلر صفر تا 5 درصد وزنی به روش ترکیب انحلالی ساخته شده و آزمایشات ارتعاش آزاد و اجباری روی تیرهای کامپوزیتی حاصل صورت پذیرفت. براساس اطلاعات حاصل از ارتعاش آزاد، فاکتور اتلاف ساختاری eta; به صورت تابعی از درصد فیلر به دست آمده و مشاهده شد که با افزایش فیلر از صفر تا 3 درصد وزنی، فاکتور اتلاف کاهش پیدا می کند. با افزایش این درصد از 3 تا 5 روند تغییرات صعودی در فاکتور اتلاف مشاهده شد. در مرحله بعد نمودار پاسخ فرکانسی (frf) برای اپوکسی خالص در محدوده مود دوم ارتعاشی به دست آمده و به واسطه مجموع اطلاعات حاصل از ارتعاشات آزاد و اجباری، ضرایب میرایی ریلی برای اپوکسی خالص تعیین شد. ضرایب حاصل حاکی از یک وابستگی غیرخطی نسبت میرایی به فرکانس طبیعی برای اپوکسی خالص هستند. در نهایت به منظور مدل سازی رفتار ارتعاشی کامپوزیت های مورد بررسی، یک حجمک نماینده (rve) با درصدهای وزنی فیلر صفر تا 5 تهیه شد. صحت سنجی نتایج حاصل از مدل سازی از طریق مقایسه نتایج با داده های تجربی انجام شده و اعتبار فرضیات صورت گرفته در مدل سازی بررسی شد.

Investigating the Vibrational and Damping Properties of Graphite Nano - Platelet/Epoxy Composites

In the present study, the effect of graphite nano platelet (GNP) as a filler on the vibrational properties of the epoxy EP411 DSM matrix was studied. For this purpose, GNPepoxy composites samples were fabricated with 05 wt.% of GNPs using the solution mixing method. Free and forced vibrations tests on the cantilever composite specimens were conducted. Based on the free vibration results, the structural damping loss factor eta; was obtained as a function of the GNP loading. It was found that eta; decreases as the GNP wt.% increases and reaches to the lowest value at 03 wt.% of GNP content, and increases as the GNP loading increases and reaches to the value at 35 wt.% of GNP. Also, the frequency response function (FRF) around the second vibration mode was obtained for the neat epoxy. The Rayleigh damping coefficients were calculated employing the free and forced vibration results. The results revealed a nonlinear dependence of damping ratio eta; on the natural frequency of the neat epoxy. A representative volume element (RVE) incorporating 05 wt.% of GNPs was generated and the vibrational properties were numerically simulated. The modeling results were compared with those obtained from the experiment to verify whether the basic assumptions had been chosen properly.