تحلیل شکست نرم نانوکامپوزیت های شیاردار اپوکسی تقویت شده با نانوذرات گرافن اکسید با استفاده از مفهوم ماده معادل

در این مقاله، ظرفیت باربری نمونه های نانوکامپوزیت زمینه پلیمری دارای شیار v شکل نوک گرد ساخته شده از رزین اپوکسی lr 630 و نانو گرافن اکسید، به هر دو روش تجربی و تئوری در شرایط مود بازشوندگی خالص، مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا خواص مکانیکی رزین اپوکسی خالص و نانوکامپوزیت، توسط آزمون کشش و خمش سه نقطه، به منظور ساخت نمونه های مورد مطالعه، تعیین شد. از صفحات مستطیلی شامل یک سوراخ لوزی شکل در مرکز با چهار گوشه شیاردار با زاویه ی شیار 60 درجه و شعاع های 2،1و 4 میلی متر در نوک آن، به عنوان نمونه برای آزمون شکست، استفاده شد. سپس نمونه ها تحت بارگذاری کششی تک محوره قرار گرفتند و ظرفیت باربری آن ها اندازه گیری شدند. سپس برای پیش بینی های تئوری به دلیل رفتار نرم نمونه های مورد بررسی، از ترکیب روش مفهوم ماده معادل (emc) با یک معیار شکست ترد شناخته شده به نام معیار بیشترین تنش محیطی (mts)، استفاده شد و بعد از آن نتایج تجربی و تئوری باهم مقایسه شدند. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که با افزودن نانوذره به رزین اپوکسی، استحکام آن حدود 8% بهبود پیدا می کند. هم چنین مشاهده شد که بیشترین اختلاف نتایج تئوری و تجربی مربوط به ظرفیت باربری، مربوط به شیار با شعاع 4 میلی متر و حدود 9.2% می باشد. در نهایت مشاهده شد، معیار ترکیبی جدید به خوبی می تواند، بدون نیاز به تحلیل های زمان بر و پیچیده الاستوپلاستیک، نتایج تجربی به دست آمده برای نمونه های نانو کامپوزیتی را پیش بینی کند.

ductile fracture analysis of notched epoxy nanocomposites reinforced with graphene oxide nanoparticles using the equivalent material concept

in this research, the load-bearing capacities of epoxy-based nanocomposite specimens containing rounded-tip v-shaped notches made of epoxy resin lr 630 and nanographene oxide were studied both experimentally and theoretically under pure opening mode conditions. in order to fabricate the studied specimens, first, the tensile properties and fracture toughness of pure epoxy resin and nanocomposite materials were determined by uniaxial monotonic tension and three-point bending tests. rectangular plates containing a central rhombic hole with four blunt v-shaped corners with a notch angle of 60° and radii of 1, 2, and 4 mm were utilized as the samples for fracture tests. then, the samples were subjected to uniaxial tensile loading, and their load-carrying capacities (lcc) were measured. for theoretical predictions, due to the ductile behavior of the studied specimens, a combination of the equivalent material concept (emc) with the well-known brittle fracture criterion, maximum tangential stress (mts), was employed. then, experimental and theoretical results were compared. the results of the experiment showed that by adding nanoparticles to the epoxy resin, its strength improved by about 8%, and it was found that the maximum discrepancy between the theoretical and experimental results was related to the groove with a radius of 4 mm, approximately 9.2%. finally, it was observed that the new criterion (emc-mts) could predict the experimental results well without performing any time-consuming and complex elastic-plastic analysis.