Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής
Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μοντελοποίηση νανοσύνθετων υλικών γραφενίου/PMMA, με σκοπό τον προσδιορισμό των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίζεται το μέτρο ελαστικότητας, το μέτρο διάτμησης και ο λόγος Poisson για νανοσύνθετα υλικά τύπου sandwich. Η μήτρα τω...
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Language: | Greek |
| Published: |
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10889/14639 |
| id |
nemertes-10889-14639 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-146392022-09-05T13:56:43Z Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής Prediction of mechanical properties of nanostructured materials with crack Ζιώγας, Γεώργιος Ziogas, George Νανοσύνθετα υλικά Γραφένιο Ρωγμές Επίδραση της θερμοκρασίας Μηχανικές ιδιότητες Nanostructured materials Graphene Cracks Effect of temperature Mechanical properties Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μοντελοποίηση νανοσύνθετων υλικών γραφενίου/PMMA, με σκοπό τον προσδιορισμό των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίζεται το μέτρο ελαστικότητας, το μέτρο διάτμησης και ο λόγος Poisson για νανοσύνθετα υλικά τύπου sandwich. Η μήτρα των υλικών είναι πολυμερές ενώ η ενίσχυση είναι γραφένιο. Επίσης, η μεταβολή των μηχανικών ιδιοτήτων υπολογίζεται με την επίδραση της θερμοκρασίας και με την ύπαρξη η όχι ρωγμής στο μητρικό υλικό. Προκειμένου να υπολογισθούν οι μηχανικές ιδιότητες του νανοσυνθέτου αναπτύσσεται το μοντέλο μιας μοναδιαίας κυψελίδας χρησιμοποιώντας πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων. Η μοναδιαία κυψελίδα αυτή αποτελείται από τρεις επιμέρους φάσεις, τη μήτρα, την ενίσχυση και την ενδιάμεση φάση η οποία βρίσκεται ανάμεσά τους. Αρχικά, πραγματοποιούνται υπολογισμοί για τέλεια μοναδιαία κυψελίδα στην οποία δεν υπάρχει κάποια ρωγμή. Στη συνέχεια, μελετάται η επίδραση της ρωγμής θεωρώντας ως μεταβλητές παραμέτρους τη θέση της κατά μήκος της μοναδιαίας κυψελίδας και το βάθος της. Όλοι οι υπολογισμοί λαμβάνονται με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Ακολούθως, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα τα οποία δείχνουν την εξάρτηση των μηχανικών ιδιοτήτων της μοναδιαίας κυψελίδας με τη μεταβολή της θερμοκρασίας και των παραμέτρων της ρωγμής και γίνεται σύγκριση με αποτελέσματα άλλων εργασιών όπου παρουσιάζεται ικανοποιητική ακρίβεια. Τέλος, παρατίθενται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη συγκεκριμένη εργασία. This Diploma thesis focuses on modeling nanocomposite materials of graphene/PMMA, and aims to determine their mechanical properties. More specifically, the properties that are calculated are the elastic modulus, the shearing modulus and the Poisson’s ratio for sandwich type nanocomposite materials. The material’s matrix is polymer whereas the reinforcement is graphene. Moreover, the change in the mechanical properties is calculated due to the effect of temperature and the existence of a crack on the matrix. In order to calculate the mechanical properties of the nanocomposite, the model of a unit cell is developed using a finite element analysis program. This unit cell consists of three phases, the matrix, the reinforcement and the interphase, which is located in between them. Initially, calculations are for a perfect unit cell without any crack. Next, the effect of the crack is studied by considering variable parameters as its position alongside the unit cell and its depth. All calculations are taken with the change of temperature. Then, the results presented show the dependence of the mechanical properties of the unit cell depended on the change of the temperature and the parameters of the crack and are compared with results found in the literature which demonstrates its satisfactory accuracy. Finally, the conclusions that emerge from this thesis are presented. 2021-03-09T11:38:00Z 2021-03-09T11:38:00Z 2021-03-09 http://hdl.handle.net/10889/14639 gr application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Νανοσύνθετα υλικά Γραφένιο Ρωγμές Επίδραση της θερμοκρασίας Μηχανικές ιδιότητες Nanostructured materials Graphene Cracks Effect of temperature Mechanical properties |
| spellingShingle |
Νανοσύνθετα υλικά Γραφένιο Ρωγμές Επίδραση της θερμοκρασίας Μηχανικές ιδιότητες Nanostructured materials Graphene Cracks Effect of temperature Mechanical properties Ζιώγας, Γεώργιος Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| description |
Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μοντελοποίηση νανοσύνθετων υλικών γραφενίου/PMMA, με σκοπό τον προσδιορισμό των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίζεται το μέτρο ελαστικότητας, το μέτρο διάτμησης και ο λόγος Poisson για νανοσύνθετα υλικά τύπου sandwich. Η μήτρα των υλικών είναι πολυμερές ενώ η ενίσχυση είναι γραφένιο. Επίσης, η μεταβολή των μηχανικών ιδιοτήτων υπολογίζεται με την επίδραση της θερμοκρασίας και με την ύπαρξη η όχι ρωγμής στο μητρικό υλικό. Προκειμένου να υπολογισθούν οι μηχανικές ιδιότητες του νανοσυνθέτου αναπτύσσεται το μοντέλο μιας μοναδιαίας κυψελίδας χρησιμοποιώντας πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων. Η μοναδιαία κυψελίδα αυτή αποτελείται από τρεις επιμέρους φάσεις, τη μήτρα, την ενίσχυση και την ενδιάμεση φάση η οποία βρίσκεται ανάμεσά τους. Αρχικά, πραγματοποιούνται υπολογισμοί για τέλεια μοναδιαία κυψελίδα στην οποία δεν υπάρχει κάποια ρωγμή. Στη συνέχεια, μελετάται η επίδραση της ρωγμής θεωρώντας ως μεταβλητές παραμέτρους τη θέση της κατά μήκος της μοναδιαίας κυψελίδας και το βάθος της. Όλοι οι υπολογισμοί λαμβάνονται με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Ακολούθως, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα τα οποία δείχνουν την εξάρτηση των μηχανικών ιδιοτήτων της μοναδιαίας κυψελίδας με τη μεταβολή της θερμοκρασίας και των παραμέτρων της ρωγμής και γίνεται σύγκριση με αποτελέσματα άλλων εργασιών όπου παρουσιάζεται ικανοποιητική ακρίβεια. Τέλος, παρατίθενται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη συγκεκριμένη εργασία. |
| author2 |
Ziogas, George |
| author_facet |
Ziogas, George Ζιώγας, Γεώργιος |
| author |
Ζιώγας, Γεώργιος |
| author_sort |
Ζιώγας, Γεώργιος |
| title |
Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| title_short |
Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| title_full |
Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| title_fullStr |
Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| title_full_unstemmed |
Πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| title_sort |
πρόβλεψη μηχανικών ιδιοτήτων νανοδομημένων υλικών με ύπαρξη ρωγμής |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14639 |
| work_keys_str_mv |
AT ziōgasgeōrgios problepsēmēchanikōnidiotētōnnanodomēmenōnylikōnmeyparxērōgmēs AT ziōgasgeōrgios predictionofmechanicalpropertiesofnanostructuredmaterialswithcrack |
| _version_ |
1771297245642096640 |
