توصيفگر ها :
كامپوزيت الياف طبيعي , هيبريد , سيم فلزي برنج , خصوصيات كششي , جذب انرژي , خصوصيات خمشي
چكيده فارسي :
امروزه كامپوزيت الياف طبيعي به طور گسترده به جاي الياف مصنوعي به دليل داشتن مزايايي مانند: تجزيه پذيري (زيست تخريبپذير)، چگالي كم، هزينهي كم و خواص مكانيكي مخصوص قابل مقايسه با الياف شيشه، مورد استفاده قرار ميگيرند. عليرغم مزيتهاي اشاره شده، كامپوزيتهاي الياف طبيعي داراي معايبي هستند از جمله، طبيعت آبدوست، پايداري حراراتي نسبتاً ضعيف، عدم سازگاري با ماتريسهاي پليمري كه منجر به افت خصوصيات مكانيكي و همچنين رفتار شكست ترد نمونهي نهايي و عدم باربري بعد از شكست ميشود. با توجه به مطالعات انجام گرفته، هدف مطالعهي حاضر افزايش جذب انرژي كامپوزيتهاي تقويتيافته با الياف جوت ميباشد. جهت رسيدن به اين هدف، ازعمل هيبريداسيون الياف جوت با سيمهاي برنج كمك گرفته شد. سيم برنج علاوه بر داشتن خصوصيات مكانيكي مناسب، كرنش پلاستيك به مراتب بالاتري نسبت به فلزات ديگر دارد كه مي¬تواند در افزايش جذب انرژي كامپوزيت الياف طبيعي نقش مؤثري داشته باشد. در اين مطالعه، اثر كسر حجمي نسبي سيم برنج در كامپوزيت جوت/اپوكسي مورد مطالعه قرار گرفت. يك نمونه جوت-اپوكسي و چهار نمونهي كامپوزيت هيبريد جوت-برنج با كسر حجمي¬هاي نسبي متفاوت ساخته شدند. از آزمون¬هاي كشش، ضربه چارپي و آزمون خمش سه نقطه¬اي، جهت ارزيابي عملكرد نمونه¬هاي كامپوزيتي استفاده شد. بعلاوه، تأثير حضور سيم برنج بر ميزان افت خصوصيات مكانيكي كامپوزيت جوت/اپوكسي در اثر آسيب¬ديدگي توسط ضربه با انرژي كم مورد مطالعه قرار گرفت. براي بررسي تحليلهاي آماري و صحت معناداري اثر افزودن سيم برنج و نحوهي چيدمان لايههاي كامپوزيتها از نرمافزاري تحليل آماري آنوا استفاده شد. با توجه به نتايج آزمون كشش و خمش، سفتي كششي و خمشي كامپوزيت¬ جوت/اپوكسي با افزودن سيم برنج به ساختار و همچنين افزايش كسر حجمي نسبي سيم برنج به طور معناداري افزايش مي¬يابد؛ گرچه، حضور سيم فلزي برنج دركامپوزيت جوت/اپوكسي تأثير مثبت يا منفي روي استحكام كششي نداشته است. از طرفي، حضور سيم فلزي برنج در كامپوزيت جوت/اپوكسي منجر به كاهش استحكام خمشي شده است. نتايج آزمون ضربه چارپي بيان¬گر افزايش جذب انرژي كامپوزيت جوت/اپوكسي با افزودن سيم فلزي برنج و همچنين افزايش كسر حجمي نسبي آن بود، در واقع با افزودن 1% سيم فلزي برنج، به ميزان 18/72%، با افزودن 3% سيم فلزي برنج به ميزان 94/88%، و با افزودن 5% سيم فلزي برنج به ميزان 25/%231، نسبت به نمونهي جوت-اپوكسي انرژي ضربه افزايش يافته است. نتايج آزمون¬هاي كشش و خمش پس از آسيب¬ديدگي توسط ضربه با انرژي كم نشان داد كه حضور سيم فلزي برنج باعث كاهش ميزان افت خصوصيات خمشي و كششي كامپوزيت جوت/اپوكسي پس از ضربه مي¬شود.
چكيده انگليسي :
Today, natural fiber composites are widely used instead of synthetic fibers due to their advantages such as: biodegradability, low density, low cost and special mechanical properties comparable to glass fibers. Despite the mentioned advantages, natural fiber composites have disadvantages such as hydrophilic nature, relatively poor thermal stability, incompatibility with polymer matrices which leads to loss of mechanical properties as well as brittle fracture behavior of the final sample and no bearing after failure. According to the studies, the aim of this study is to increase the energy absorption of jute fiber reinforced composites. To achieve this goal, hybridization of jute fibers with rice wires was used. In addition to having good mechanical properties, brass wire has a much higher plastic strain than other metals, which can play an effective role in increasing the energy absorption of natural fiber composites. In this study, the effect of relative volume fraction of rice wire on jute / epoxy composite was studied. One jute-epoxy sample and four jute-brass hybrid composite samples were made with different volume fractions. Tensile, Charpie impact and three-point bending tests were used to evaluate the performance of composite specimens. In addition, the effect of the presence of rice wire on the rate of loss of mechanical properties of jute / epoxy composite due to impact by low energy impact was studied. In this study, the effect of relative volume fraction of rice wire on jute / epoxy composite was studied. One jute-epoxy sample and four jute-brass hybrid composite samples were made with different volume fractions. Tensile, Charpie impact and three-point bending tests were used to evaluate the performance of composite specimens. In addition, the effect of the presence of rice wire on the rate of loss of mechanical properties of jute / epoxy composite due to impact by low energy impact was studied. The results of Charpi impact test showed an increase in energy absorption of jute / epoxy composite with the addition of brass metal wire and also an increase in its relative volume fraction. Brass metal by 88.94%, and by adding 5% brass metal wire by 231.25%, compared to the jute-epoxy sample, the impact energy has increased. The results of tensile and flexural tests after low-energy impact damage showed that the presence of brass metal wire reduces the amount of bending and tensile properties of jute / epoxy composite after impact.