بررسی تجربی، عددی و تحلیلی میکروسختی نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن

در مقاله حاضر، اثر درصد نانو ذرات خاک رس و کربنات کلسیم بر میکروسختی نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن با انجام آزمون ویکرز مورد بررسی قرار گرفته است. برای مقایسه با نتایج تجربی، یک مدل سه بعدی اجزای محدود آزمون ویکرز نیز در کد آباکوس شبیه سازی شده است. به منظور پیش بینی تغییر شکل پلاستیک کامپوزیت پلیمری، از معیار تسلیم دراگر-پراگر استفاده شده است. ضرایب دراگر-پراگر با انجام آزمون های کشش و فشار به صورت مجزا تعیین شده و در مدل عددی وارد شده است. دو فرض جریان پتانسیل وابسته و غیر وابسته در شبیه سازی در نظر گرفته شده است و زاویه اتساع مناسب با حداقل کردن خطای تجربی و عددی محاسبه شده است. در ادامه مدل های تحلیلی ماکرومکانیکی و میکرومکانیکی به منظور پیش بینی تاثیر نانوذرات بر سختی پلی پروپیلن بررسی شده است. هرچند نتایج نشان می دهند که مدل های تحلیلی قانون مخلوط ها و مارش دقت مناسبی دارند (حدود 10 درصد خطا)، اما می توان با انتخاب زاویه اتساع مناسب در روش عددی، به جواب های بسیار خوبی رسید (کمتر از 2 درصد). علاوه بر آن مشاهدات تجربی نشان می دهند، افزودن خاک رس و کربنات کلسیم باعث افزایش مدول الاستیسیته، تنش تسلیم کششی و فشاری و همچنین میکروسختی پلی پروپیلن می شود.

کلیدواژه ها:

میکروسختی ویکرز ، معیار دراگر-پراگر ، مدل میکرومکانیک ، مدل ماکرومکانیک ، نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن