نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
گروه علمی مهندسی مکانیک، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران
2
گروه علمی مهندسی مکانیک، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی،اراک، ایران
3
گروه مهندسی مکانیک، واحد خرم‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، خرم آباد، ایران
4
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک، اراک، ایران.
5
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک، اراک، ایران
10.66224/masm.2026.2095259.1194
چکیده
در این مقاله، تلاشی به هدف تولید کامپوزیت‌های مدرج تابعی (FGC) از اپوکسی با نانوذرات گرافن و نانوذرات خاک رس (علاوه بر کامپوزیت‌های با ترکیب ثابت) انجام شد. سپس، کامپوزیت لایه‌ای FGC چهار لایه، با لایه‌گذاری دستی توسط فرایند ریخته‌گری در قالب، تهیه شدند. کامپوزیت FGC به صورت لایه‌لایه ساخته شد، به طوری که درصد گرافن از لایه بالا به سمت پایین‌ترین لایه، کاهش یافت و درصد نانوذرات خاک رس، از لایه بالا به پایین‌ترین لایه، افزایش یافت (به عبارتی، درصد گرافن در بالاترین لایه، و درصد نانوذرات خاک رس در پایین‌ترین لایه، 5 درصد وزنی بود). . نتایج آزمایش کشش نشان داد که در بین نانوکامپوزیت‌ها، خواص کششی بهینه در نمونه‌های حاوی 5% گرافن و 5% خاک رس مشاهده شد. بنابراین، نمونه FGC بر اساس نمونه 5% وزنی ساخته شد که بهترین ویژگی‌های کششی برای این نمونه FGC مشاهده شد. سپس، تأثیر این نوع تغییر در غلظت نانوذرات در راستای ضخامت نمونه، بر خواص خستگی مکانیکی کامپوزیت، بررسی و با کامپوزیت‌های اصلی مقایسه شد که بهترین خواص برای ترمیم ترک‌های ایجادشده در ورق‌های آلومینیومی را نشان داد، همانطور که آزمایش‌های خستگی نشان دادند. این مطالعه تحقیقاتی نشان داد که تنوع در توزیع نانوذرات در عرض نانوکامپوزیت منجر به ایجاد خواص مکانیک جدید در کامپوزیت‌های FGC می‌شود.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله English
Crack improvement in aluminum alloy sheet using functionally graded nanocomposites of epoxy/graphene/clay as a repairing polymeric patch
نویسندگان English
Hossein Khodaam
1
Alireza Nezamabadi
2
Mahdi Karami Khorramabadi
3
Saeed Jafari Mehrabadi
4
Peyman Yousefi
5
1
Department of Mechanical Engineering, Ar.C., Islamic Azad University, Arak, Iran
2
Department of Mechanical Engineering, Ar.C., Islamic Azad University, Arak, Iran
3
Department of Mechanical engineering, Khorramabad Branch, Islamic Azad University, Khorramabad, Iran
4
Department of mechanical engineering, Islamic Azad University, Arak branch, Arak, Iran.
5
Department of Mechanical engineering, Arak branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
چکیده English
In the current study, an effort was made to produce functionally graded composites (FGC) of epoxy with graphene and clay nanoparticles (in addition to constant-composition composites). Then, FGC was prepared by hand layup of the four layers and then compression molding. FGC was made as a laminate structure such that the graphene percentage reduced from the upset layer to the lowest layer while the clay percentage increased from the upset layer to the lowest layer. Then, the effect of this type of change in the concentration of nanoparticles across the sample thickness on the composite properties was investigated and compared with the parent composites. The tensile test results showed that among the nanocomposites, optimal properties were observed in the 5% graphene- and 5% clay-contained samples. Thus, the FGC sample was made based on the 5 wt% and the best tensile characteristics was observed for this sample. The FGC also exhibited the best properties for repairing the cracked created in aluminum sheets as fatigue tests were shown. This research study exhibited that variety in nanoparticle graduation across nanocomposite thickness leads to a variety in FGCs with new properties.
کلیدواژه‌ها English
Epoxy
Graphene
Clay
Functionally graded composites
Fatigue test
