بررسی اثر افزودن نانولوله کربنی درون ماده زمینه بر محدوده پایداری ایروترموالاستیک صفحات کامپوزیتی دارای الیاف

در این تحقیق، پایداری ایروترموالاستیک صفحات کامپوزیتی زمینه پلیمری دارای الیاف در معرض جریان هوای فراصوت، بررسی شده است. اثر افزودن نانولوله کربنی بر خواص ترمومکانیکی ماده زمینه به روش تجربی تعیین شد. مدول یانگ و ضریب انبساط حرارتی پلیمر خالص و پلیمر تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی به کمک انجام آزمون کشش و دیلاتومتری تعیین شد. سپس به کمک روابط میکرومکانیکی هالپین-تسای اصلاح‌شده، خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه و کربن محاسبه شد. یک صفحه کامپوزیتی چهارلایه مستطیل‌شکل دارای تکیه‌گاه‌های ساده در معرض جریان هوای فراصوت در نظر گرفته شد و به کمک اصل همیلتون، معادلات حاکم بر حرکت آن استخراج شد. از تئوری خطی پیستون برای تعیین توزیع فشار وارد بر صفحه بهره گرفته شد. از روش گلرکین برای حل معادلات استفاده شد و اثر افزودن نانولوله کربنی به زمینه پلیمری بر سرعت بحرانی فلاتر صفحات لایه‌ای در حالتی که صفحات دارای الیاف شیشه یا کربن باشند، مورد مطالعه قرار گرفت. مساله در نسبت طول به عرض‌های مختلف برای صفحه بررسی شد و اثر افزایش دما بر تغییر مرز ناپایداری ایروالاستیک صفحات بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش نسبت طول به عرض صفحه، افزودن نانولوله کربنی تاثیر بیشتری بر افزایش مرز پایداری ایروالاستیک این صفحات دارد. درصد این افزایش برای صفحات تقویت‌شده با الیاف شیشه بیشتر از صفحات تقویت‌شده با الیاف کربن بود. همچنین می‌توان گفت که با افزایش دمای صفحه، افزودن نانولوله کربنی درون رزین‌اپوکسی تاثیر کمتری بر گسترش ناحیه پایداری صفحات دارد.

Effect of Adding Carbon Nanotubes into the Matrix Material on the Aero-Thermo-Elastic Stability Region of Fibrous Laminates

In this research, aerothermoelastic stability of fibrous laminated plates subjected to supersonic airflow has been investigated. The experimental method was used to determine the effect of carbon nanotubes on the thermoelastic properties of the composite matrix material. Young rsquo;s modulus and linear coefficient of thermal expansion of neat epoxy and carbon nanotube reinforced epoxy was determined using the tensile test and dilatometry method. The modified HalpinTsi micromechanical model was used to characterize the mechanical properties of the carbon nanotubesfiberepoxy laminated composites. A rectangular simply supported plate subjected to supersonic airflow was assumed. The governing equation of motion was extracted using the energy method and Hamilton rsquo;s principle. Linear piston theory was used to evaluate the aerodynamic pressure. Galerkinchr('39')s method was employed to solve the governing equation. The influence of adding carbon nanotubes in epoxy resin was illustrated when glass or carbon fibers were used as microscale reinforcements. Moreover, the effect of plate aspect ratio and temperature on the aeroelastic stability boundary was investigated. Results show that for the plates with high aspect ratio, adding carbon nanotubes into the epoxy resin has more effect on the aeroelastic stability boundary especially when the glass fibers are used. According to the results, in high temperatures, carbon nanotubes have less effect on the expanding of the stability region.