Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι ο ορισμός ενός πενταφασικού θεωρητικού μοντέλου, το οποίο θα προβλέπει με όσο το δυνατόν καλύτερη απόδοση, τις ελαστικές σταθερές ενός σύνθετου υλικού εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένης με «σφαιρικούς» κόκκους αλουμινίου. Ξεκινώντας από το θεμελιώδες διφασικό...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13731 |
| id |
nemertes-10889-13731 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Κοκκώδες σύνθετο υλικό Εποξειδική ρητίνη Θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης Ενδιάμεση φάση Αντοχή και ελαστικές σταθερές Particulate composite Epoxy resin Glass transition temperature Interphase Tensile strength and elastic modulus |
| spellingShingle |
Κοκκώδες σύνθετο υλικό Εποξειδική ρητίνη Θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης Ενδιάμεση φάση Αντοχή και ελαστικές σταθερές Particulate composite Epoxy resin Glass transition temperature Interphase Tensile strength and elastic modulus Βασιλειάδης, Θεόδωρος Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| description |
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι ο ορισμός ενός πενταφασικού θεωρητικού μοντέλου, το οποίο θα προβλέπει με όσο το δυνατόν καλύτερη απόδοση, τις ελαστικές σταθερές ενός σύνθετου υλικού εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένης με «σφαιρικούς» κόκκους αλουμινίου.
Ξεκινώντας από το θεμελιώδες διφασικό μοντέλο των Hashin-Rosen, στο οποίο θεωρείται πως όλοι οι κόκκοι αποτελούν ένα κεντρικό έγκλεισμα, προχωράμε στην προσθήκη της ενδιάμεσης φάσης. Οι ιδιότητες της νέας αυτής περιοχής, η οποία παρεμβάλλεται μεταξύ της μήτρας και των εγκλεισμάτων, θεωρούνται συνεχώς μεταβαλλόμενες κατά την ακτινική διεύθυνση και κυμαίνονται όπως είναι φυσικό, μεταξύ των ιδιοτήτων των δύο αρχικών συστατικών του σύνθετου υλικού.
Ο πυρήνας της εργασίας αποτελείται από εκτενή παρουσίαση μοντέλων μεταβολής των ελαστικών σταθερών στην περιοχή της ενδιάμεσης φάσης. Κατόπιν, προσδιορίζεται το μέτρο ελαστικότητας του σύνθετου υλικού με χρήση του θεωρητικού μοντέλου που έχουμε εισάγει και γίνεται σύγκριση με πειραματικά δεδομένα και με θεωρητικούς τύπους της βιβλιογραφίας.
Στη συνέχεια της μελέτης μας, γίνεται σύγκριση μεταξύ των θεωρητικών τιμών που ελήφθησαν από μοντέλα προσδιορισμού της μεταβολής της τάσης θραύσης και της παραμόρφωσης θραύσης, για διάφορες κατ' όγκο περιεκτικότητες εγκλεισμάτων ως επίσης και με τα αποτελέσματα που πήραμε από πειράματα εφελκυσμού που πραγματοποιήσαμε.
Τέλος, δόθηκε μια γενική εικόνα της μικροθραυστικής συμπεριφοράς εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένης με κόκκους αλουμινίου, στην προσπάθειά μας να ερμηνεύσουμε φωτογραφίες, οι οποίες ελήφθησαν μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης και απεικονίζουν επιφάνειες θραύσης δοκιμίων από το σύνθετο υλικό που εξετάστηκε. |
| author2 |
Vasiliadis, Theodore |
| author_facet |
Vasiliadis, Theodore Βασιλειάδης, Θεόδωρος |
| author |
Βασιλειάδης, Θεόδωρος |
| author_sort |
Βασιλειάδης, Θεόδωρος |
| title |
Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| title_short |
Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| title_full |
Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| title_fullStr |
Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| title_full_unstemmed |
Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| title_sort |
χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13731 |
| work_keys_str_mv |
AT basileiadēstheodōros charaktērismoskokkōdōnsynthetōnylikōnmēchanikesidiotēteskaimeletēthrausēsstēmikroklimakamesōmikroskopiasēlektronikēssarōsēs AT basileiadēstheodōros characterizationofparticulatecompositesmechanicalpropertiesandfractureatthemicroscalebymeansofscanningelectronmicroscopysem |
| _version_ |
1771297161838854144 |
| spelling |
nemertes-10889-137312022-09-05T05:39:15Z Χαρακτηρισμός κοκκωδών συνθέτων υλικών : μηχανικές ιδιότητες και μελέτη θραύσης στη μικρο-κλίμακα μέσω μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης Characterization of particulate composites : mechanical properties and fracture at the micro-scale by means of scanning electron microscopy (SEM) Βασιλειάδης, Θεόδωρος Vasiliadis, Theodore Κοκκώδες σύνθετο υλικό Εποξειδική ρητίνη Θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης Ενδιάμεση φάση Αντοχή και ελαστικές σταθερές Particulate composite Epoxy resin Glass transition temperature Interphase Tensile strength and elastic modulus Στόχος της παρούσας εργασίας είναι ο ορισμός ενός πενταφασικού θεωρητικού μοντέλου, το οποίο θα προβλέπει με όσο το δυνατόν καλύτερη απόδοση, τις ελαστικές σταθερές ενός σύνθετου υλικού εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένης με «σφαιρικούς» κόκκους αλουμινίου. Ξεκινώντας από το θεμελιώδες διφασικό μοντέλο των Hashin-Rosen, στο οποίο θεωρείται πως όλοι οι κόκκοι αποτελούν ένα κεντρικό έγκλεισμα, προχωράμε στην προσθήκη της ενδιάμεσης φάσης. Οι ιδιότητες της νέας αυτής περιοχής, η οποία παρεμβάλλεται μεταξύ της μήτρας και των εγκλεισμάτων, θεωρούνται συνεχώς μεταβαλλόμενες κατά την ακτινική διεύθυνση και κυμαίνονται όπως είναι φυσικό, μεταξύ των ιδιοτήτων των δύο αρχικών συστατικών του σύνθετου υλικού. Ο πυρήνας της εργασίας αποτελείται από εκτενή παρουσίαση μοντέλων μεταβολής των ελαστικών σταθερών στην περιοχή της ενδιάμεσης φάσης. Κατόπιν, προσδιορίζεται το μέτρο ελαστικότητας του σύνθετου υλικού με χρήση του θεωρητικού μοντέλου που έχουμε εισάγει και γίνεται σύγκριση με πειραματικά δεδομένα και με θεωρητικούς τύπους της βιβλιογραφίας. Στη συνέχεια της μελέτης μας, γίνεται σύγκριση μεταξύ των θεωρητικών τιμών που ελήφθησαν από μοντέλα προσδιορισμού της μεταβολής της τάσης θραύσης και της παραμόρφωσης θραύσης, για διάφορες κατ' όγκο περιεκτικότητες εγκλεισμάτων ως επίσης και με τα αποτελέσματα που πήραμε από πειράματα εφελκυσμού που πραγματοποιήσαμε. Τέλος, δόθηκε μια γενική εικόνα της μικροθραυστικής συμπεριφοράς εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένης με κόκκους αλουμινίου, στην προσπάθειά μας να ερμηνεύσουμε φωτογραφίες, οι οποίες ελήφθησαν μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης και απεικονίζουν επιφάνειες θραύσης δοκιμίων από το σύνθετο υλικό που εξετάστηκε. The objective of this study is to consolidate a theoretical five-phase model for the prediction of the elastic modulus and Poisson’s ratio of particulate reinforced composites by means of micromechanics. Evaluations have done using multiple variations which take into account the adhesion efficiency between the inclusions and the matrix. Adhesion efficiency is a significant factor, as it plays an important role in the thermomechanical behaviour of the composite. To measure the quality of the adhesion, we assume a boundary interphase, in other words, a layer between the matrix and the fillers, which has a different structure and properties from those of the constituent phases. This layer is assumed as created by the substance of matrix during the preparation procedure of the composite, and it includes areas of imperfections around and near the inclusions. Furthermore, it is assumed to have continuously varying properties with the radial distance. In order to obtain information and satisfactory results about the extent of the interphase in the case of our proposed model, theoretical predictions were compared with experimental data obtained by calorimetric measurements of aluminium particulate epoxy composites. The effect of the progressive variation of the interphase properties to the final results concerning the composite, was estimated by applying different laws and theoretical models of variation. The obtained theoretical results of the elastic modulus predicted by our model, were compared with theoretical results obtained by other authors and were found to be in good agreement with the experimental data results. Also, theoretical results gained from models for ultimate tensile strength and fracture strain prediction yielded very good accuracy in comparison with the experimental ones. Finally, an extensive analysis of the microcracking behaviour of Al-epoxy resin was given in our attempt to interpret images of the fracture surfaces of this composite material, obtained by scanning electron microscopy. 2020-08-02T12:14:05Z 2020-08-02T12:14:05Z 2020-07 http://hdl.handle.net/10889/13731 gr application/pdf |
