Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους
Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τη χρήση μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων για την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας ενισχυμένων με νάνο-εγκλείσματα νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και νανοπεταλίων γραφενίου (GNPs) και τον υπολογισμό των μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων α...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15135 |
| id |
nemertes-10889-15135 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-151352022-09-05T20:40:55Z Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους Design of advanced polymer matrix nanocomposite materials for the determination of their thermomechanical behavior Κοκαλιάρη, Αικατερίνη Kokaliari, Katerina Πολυμερή νάνο-ενισχυμένα σύνθετα υλικά Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Νανοσωλήνες άνθρακα Στοιχεία αντιπροσωπευτικού όγκου Νανοπετάλια γραφενίου Μηχανικές ιδιότητες Θερμικές ιδιότητες Νανοτεχνολογία Εγκλείσματα Nano-reinforced polymer matrix composites Carbon nanotubes Graphene nanoplatelets Finite element analysis Representative volume elements CNTs GNPs Inclusions Nanotechnology Mechanical properties Thermal properties Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τη χρήση μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων για την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας ενισχυμένων με νάνο-εγκλείσματα νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και νανοπεταλίων γραφενίου (GNPs) και τον υπολογισμό των μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων αυτών μέσω υπολογιστικών μεθόδων πολλαπλών κλιμάκων. Αρχικά, θα γίνει μελέτη της επίδρασης της παρουσίας εγκλεισμάτων σε Στοιχεία Αντιπροσωπευτικού Όγκου (RVEs) στη νάνο κλίμακα και μέσω της θεωρίας Ασύμμετρης Ομογενοποίησης θα γίνει η μετάβαση στη μεσοκλίμακα. Μέσα από μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων θα γίνει μελέτη για τις μηχανικές όσο και τις θερμικές ιδιότητες του σύνθετου. Οι μηχανικές ιδιότητες στις οποίες επικεντρώνεται η παρούσα εργασία είναι το μέτρο ελαστικότητας και το μέτρο διάτμησης. Στη συνέχεια, για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων γίνονται πειράματα για κάθε διεύθυνση χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα πειράματα για κάθε περίπτωση και γίνεται σύγκριση με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα από την βιβλιογραφία και με αναλυτικές μεθόδους σύνθετων υλικών ενισχυμένων με νανοεγκλείσματα. Ακολούθως για τις θερμικές ιδιότητες γίνεται προσδιορισμός της θερμικής αγωγιμότητας. Θα χρησιμοποιηθούν δύο μοντέλα που το ένα στηρίζεται στην υπόθεση ότι υπάρχει τέλεια επαφή μεταξύ των νανοεγκλεισμάτων και της μήτρας ενώ το άλλο στην υπόθεση μη-τέλειας επαφής. Έπειτα, γίνεται σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων για την θερμική αγωγιμότητα με τα θεωρητικά αναμενόμενα αποτελέσματα, όσο και με την βιβλιογραφία. Τέλος, η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική εργασία. This diploma thesis deals with the use of finite element models for the optimization of the design of composite polymer matrix materials reinforced with nano-inclusions: a) carbon nanotubes (CNTs) and b) graphene nanoplatelets (GNPs) and the calculation of their mechanical and thermal properties by means of multi-scale computational methods. Initially, the effect of the presence of inclusions on Representative Volume Elements (RVEs) in the nano scale will be studied and the Asymmetric Homogenization theory will be the transition to the mid-scale. A study about the mechanical and thermal properties of the composite will be conducted with the use of Finite element models. The mechanical properties on which the present work focuses are the elastic modulus and the shear modulus. Then, to determine the properties, experiments are performed for each direction using the appropriate experiments for each case and a comparison is made with corresponding experimental results from the literature and with analytical methodologies of composite materials that exhibit isotropic behaviour. After that, for the thermal properties, the thermal conductivity is determined. Two models will be used, one based on the assumption that there is perfect contact between the nano-inclusions and the matrix while the other on the non-perfect contact hypothesis. Then, the experimental results for thermal conductivity are compared with the theoretically expected results, as well as with the literature. Finally, the thesis concludes with conclusions and proposals for future work. 2021-07-28T05:58:00Z 2021-07-28T05:58:00Z 2021-06-30 http://hdl.handle.net/10889/15135 gr application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Πολυμερή νάνο-ενισχυμένα σύνθετα υλικά Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Νανοσωλήνες άνθρακα Στοιχεία αντιπροσωπευτικού όγκου Νανοπετάλια γραφενίου Μηχανικές ιδιότητες Θερμικές ιδιότητες Νανοτεχνολογία Εγκλείσματα Nano-reinforced polymer matrix composites Carbon nanotubes Graphene nanoplatelets Finite element analysis Representative volume elements CNTs GNPs Inclusions Nanotechnology Mechanical properties Thermal properties |
| spellingShingle |
Πολυμερή νάνο-ενισχυμένα σύνθετα υλικά Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Νανοσωλήνες άνθρακα Στοιχεία αντιπροσωπευτικού όγκου Νανοπετάλια γραφενίου Μηχανικές ιδιότητες Θερμικές ιδιότητες Νανοτεχνολογία Εγκλείσματα Nano-reinforced polymer matrix composites Carbon nanotubes Graphene nanoplatelets Finite element analysis Representative volume elements CNTs GNPs Inclusions Nanotechnology Mechanical properties Thermal properties Κοκαλιάρη, Αικατερίνη Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τη χρήση μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων για την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας ενισχυμένων με νάνο-εγκλείσματα νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και νανοπεταλίων γραφενίου (GNPs) και τον υπολογισμό των μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων αυτών μέσω υπολογιστικών μεθόδων πολλαπλών κλιμάκων. Αρχικά, θα γίνει μελέτη της επίδρασης της παρουσίας εγκλεισμάτων σε Στοιχεία Αντιπροσωπευτικού Όγκου (RVEs) στη νάνο κλίμακα και μέσω της θεωρίας Ασύμμετρης Ομογενοποίησης θα γίνει η μετάβαση στη μεσοκλίμακα. Μέσα από μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων θα γίνει μελέτη για τις μηχανικές όσο και τις θερμικές ιδιότητες του σύνθετου. Οι μηχανικές ιδιότητες στις οποίες επικεντρώνεται η παρούσα εργασία είναι το μέτρο ελαστικότητας και το μέτρο διάτμησης. Στη συνέχεια, για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων γίνονται πειράματα για κάθε διεύθυνση χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα πειράματα για κάθε περίπτωση και γίνεται σύγκριση με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα από την βιβλιογραφία και με αναλυτικές μεθόδους σύνθετων υλικών ενισχυμένων με νανοεγκλείσματα. Ακολούθως για τις θερμικές ιδιότητες γίνεται προσδιορισμός της θερμικής αγωγιμότητας. Θα χρησιμοποιηθούν δύο μοντέλα που το ένα στηρίζεται στην υπόθεση ότι υπάρχει τέλεια επαφή μεταξύ των νανοεγκλεισμάτων και της μήτρας ενώ το άλλο στην υπόθεση μη-τέλειας επαφής. Έπειτα, γίνεται σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων για την θερμική αγωγιμότητα με τα θεωρητικά αναμενόμενα αποτελέσματα, όσο και με την βιβλιογραφία. Τέλος, η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική εργασία. |
| author2 |
Kokaliari, Katerina |
| author_facet |
Kokaliari, Katerina Κοκαλιάρη, Αικατερίνη |
| author |
Κοκαλιάρη, Αικατερίνη |
| author_sort |
Κοκαλιάρη, Αικατερίνη |
| title |
Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| title_short |
Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| title_full |
Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| title_fullStr |
Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| title_full_unstemmed |
Σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| title_sort |
σχεδιασμός βελτιστοποιημένων νάνο-σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας για τον προσδιορισμό της θερμομηχανικής συμπεριφοράς τους |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15135 |
| work_keys_str_mv |
AT kokaliarēaikaterinē schediasmosbeltistopoiēmenōnnanosynthetōnylikōnpolymerikēsmētrasgiatonprosdiorismotēsthermomēchanikēssymperiphorastous AT kokaliarēaikaterinē designofadvancedpolymermatrixnanocompositematerialsforthedeterminationoftheirthermomechanicalbehavior |
| _version_ |
1771297316413636608 |
