Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών
Η χρήση σύνθετων υλικών, με σκοπό την πρόοδο και την διευκόλυνση της καθημερινότητας του ανθρώπου, γίνεται ολοένα και πιο συχνή. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζεται ως προς τα πολυμερή σύνθετα υλικά και τις ιδιότητές τους. Έτσι, σε αυτή την εργασία μελετάται η δυναμική απόσβεση και οι ελαστικές ιδιότ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15308 |
| id |
nemertes-10889-15308 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Σύνθετα υλικά Δυναμική απόσβεση Ελαστικές ιδιότητες Θερμοκρασίες Συντελεστές απόσβεσης Composite materials Dynamic damping Elastic properties Temperatures Damping coefficients |
| spellingShingle |
Σύνθετα υλικά Δυναμική απόσβεση Ελαστικές ιδιότητες Θερμοκρασίες Συντελεστές απόσβεσης Composite materials Dynamic damping Elastic properties Temperatures Damping coefficients Τραπατσέλης, Χρήστος Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| description |
Η χρήση σύνθετων υλικών, με σκοπό την πρόοδο και την διευκόλυνση της καθημερινότητας του ανθρώπου, γίνεται ολοένα και πιο συχνή. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζεται ως προς τα πολυμερή σύνθετα υλικά και τις ιδιότητές τους. Έτσι, σε αυτή την εργασία μελετάται η δυναμική απόσβεση και οι ελαστικές ιδιότητες υλικών από εποξειδική ρητίνη με ενίσχυση προσανατολισμένων ινών γυαλιού και πλέξεων από ίνες άνθρακα, σε συνδυασμό πάντα με την επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος μέσα στο οποίο φορτίζονται.
Αρχικά, παρατίθεται το θεωρητικό υπόβαθρο για τον τύπο των υπό εξέταση υλικών, που αφορά την δυσκαμψία και την δυναμική απόσβεσή τους, καθώς και το πώς αυτές επηρεάζονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία λειτουργίας τους. Στη συνέχεια περιγράφεται η πειραματική διάταξη και η κατασκευή θερμοθάλαμου μέσω των οποίων πραγματοποιούνται πειράματα για τον προσδιορισμό των συντελεστών απόσβεσης στις επιθυμητές θερμοκρασιακές συνθήκες. Επιπλέον, παρουσιάζεται η θερμική ανάλυση του θερμοθάλαμου.
Η απόσβεση και οι ελαστικές ιδιότητες των υλικών επικεντρώνονται κυρίως γύρω από την πρώτη ιδιοσυχνότητα ταλάντωσης των δοκιμίων, λόγω της ιδιαίτερης σημασίας της όσον αφορά την λειτουργία μίας κατασκευής. Κατά την διεξαγωγή των πειραμάτων μελετάται η απόκριση των δοκιμίων από τα υπό εξέταση υλικά, στις θερμοκρασίες των 25oC, 40οC, 60oC και 80οC. Επιπλέον, περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο η διέγερση ενός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων, και το σήμα που λαμβάνουμε από ανάλογους αισθητήρες οι οποίοι τοποθετήθηκαν στα δοκίμια, οδηγεί στον εντοπισμό της πρώτης ιδιοσυχνότητας και του αντίστοιχου λόγου απόσβεσης. Επίσης, μέσω αυτών και με την χρήση προγραμμάτων αντίστροφων μοντέλων μηχανικής υπολογίζονται οι ελαστικές ιδιότητες και οι συντελεστές απόσβεσης τους.
Μέσα από αυτά τα ευρήματα προσδιορίζονται και εξετάζονται οι μεταβολές της δυναμικής απόσβεσης σε διάφορες θερμοκρασίες, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο επιδρούν αυτές στις ελαστικές ιδιότητες και την δυναμική απόσβεση του υλικού. Επιπλέον, φαίνεται πώς η άνοδος της θερμοκρασίας αυξάνει τόσο την απόσβεση των υλικών όσο και την σύζευξη της καμπτικής-στρεπτικής δυσκαμψίας τους, με αποτέλεσμα την παρουσία στρέψης στις καμπτικές ιδιομορφές, ενώ διαπιστώνονται μεγαλύτερες τιμές απόσβεσης στα δοκίμια με ίνες άνθρακα αντί εκείνων με ίνες γυαλιού.
Τέλος, γίνονται παρατηρήσεις για την πειραματική διαδικασία και αναφορά σε τρόπους που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ακρίβεια της σαφήνειας των αποτελεσμάτων. |
| author2 |
Trapatselis, Christos |
| author_facet |
Trapatselis, Christos Τραπατσέλης, Χρήστος |
| author |
Τραπατσέλης, Χρήστος |
| author_sort |
Τραπατσέλης, Χρήστος |
| title |
Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| title_short |
Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| title_full |
Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| title_fullStr |
Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| title_full_unstemmed |
Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| title_sort |
πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15308 |
| work_keys_str_mv |
AT trapatselēschrēstos peiramatikēmeletētēsepidrasēstēsthermokrasiasstēdynamikēaposbesēsynthetōnylikōn AT trapatselēschrēstos experimentalstudyoftheeffectoftemperatureonthedynamicdampingofcompositematerials |
| _version_ |
1771297247242223616 |
| spelling |
nemertes-10889-153082022-09-05T14:10:58Z Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη δυναμική απόσβεση σύνθετων υλικών Experimental study of the effect of temperature on the dynamic damping of composite materials Τραπατσέλης, Χρήστος Trapatselis, Christos Σύνθετα υλικά Δυναμική απόσβεση Ελαστικές ιδιότητες Θερμοκρασίες Συντελεστές απόσβεσης Composite materials Dynamic damping Elastic properties Temperatures Damping coefficients Η χρήση σύνθετων υλικών, με σκοπό την πρόοδο και την διευκόλυνση της καθημερινότητας του ανθρώπου, γίνεται ολοένα και πιο συχνή. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζεται ως προς τα πολυμερή σύνθετα υλικά και τις ιδιότητές τους. Έτσι, σε αυτή την εργασία μελετάται η δυναμική απόσβεση και οι ελαστικές ιδιότητες υλικών από εποξειδική ρητίνη με ενίσχυση προσανατολισμένων ινών γυαλιού και πλέξεων από ίνες άνθρακα, σε συνδυασμό πάντα με την επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος μέσα στο οποίο φορτίζονται. Αρχικά, παρατίθεται το θεωρητικό υπόβαθρο για τον τύπο των υπό εξέταση υλικών, που αφορά την δυσκαμψία και την δυναμική απόσβεσή τους, καθώς και το πώς αυτές επηρεάζονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία λειτουργίας τους. Στη συνέχεια περιγράφεται η πειραματική διάταξη και η κατασκευή θερμοθάλαμου μέσω των οποίων πραγματοποιούνται πειράματα για τον προσδιορισμό των συντελεστών απόσβεσης στις επιθυμητές θερμοκρασιακές συνθήκες. Επιπλέον, παρουσιάζεται η θερμική ανάλυση του θερμοθάλαμου. Η απόσβεση και οι ελαστικές ιδιότητες των υλικών επικεντρώνονται κυρίως γύρω από την πρώτη ιδιοσυχνότητα ταλάντωσης των δοκιμίων, λόγω της ιδιαίτερης σημασίας της όσον αφορά την λειτουργία μίας κατασκευής. Κατά την διεξαγωγή των πειραμάτων μελετάται η απόκριση των δοκιμίων από τα υπό εξέταση υλικά, στις θερμοκρασίες των 25oC, 40οC, 60oC και 80οC. Επιπλέον, περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο η διέγερση ενός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων, και το σήμα που λαμβάνουμε από ανάλογους αισθητήρες οι οποίοι τοποθετήθηκαν στα δοκίμια, οδηγεί στον εντοπισμό της πρώτης ιδιοσυχνότητας και του αντίστοιχου λόγου απόσβεσης. Επίσης, μέσω αυτών και με την χρήση προγραμμάτων αντίστροφων μοντέλων μηχανικής υπολογίζονται οι ελαστικές ιδιότητες και οι συντελεστές απόσβεσης τους. Μέσα από αυτά τα ευρήματα προσδιορίζονται και εξετάζονται οι μεταβολές της δυναμικής απόσβεσης σε διάφορες θερμοκρασίες, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο επιδρούν αυτές στις ελαστικές ιδιότητες και την δυναμική απόσβεση του υλικού. Επιπλέον, φαίνεται πώς η άνοδος της θερμοκρασίας αυξάνει τόσο την απόσβεση των υλικών όσο και την σύζευξη της καμπτικής-στρεπτικής δυσκαμψίας τους, με αποτέλεσμα την παρουσία στρέψης στις καμπτικές ιδιομορφές, ενώ διαπιστώνονται μεγαλύτερες τιμές απόσβεσης στα δοκίμια με ίνες άνθρακα αντί εκείνων με ίνες γυαλιού. Τέλος, γίνονται παρατηρήσεις για την πειραματική διαδικασία και αναφορά σε τρόπους που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ακρίβεια της σαφήνειας των αποτελεσμάτων. The use of composite materials in order to advance and facilitate daily life, is becoming more and more frequent. Polymer composites and their properties are specifically interesting. Thus, in this thesis, we study the dynamic damping and elastic properties of epoxy resin materials reinforced by oriented glass fibers and carbon fiber weaves, in combination with the effect of the ambient temperature in which they are charged. First, the theoretical background is presented, regarding the type of materials we examine and the properties related to their stiffness and dynamic damping, as well as how they are affected by environmental factors, such as their operating temperature. In addition, we describe the experimental setup and the construction through which the experiments are performed in order to determine the damping coefficients by approaching the desirable conditions. Additionally, the thermal analysis of the chamber is presented. The damping and the elastic properties are mainly centered around the first oscillation frequency of the specimens, due to its particular importance in terms of the operation of a structure. During the experiments we study the response of the specimens from the test materials in the temperatures of 25oC, 40oC, 60oC and 80oC. In addition, it is described how the excitation of a certain frequency range, and the signal which we receive from similar sensors, placed in the specimens, leads to the detection of the first eigenfrequency and the damping ratio. Also, with these and the use of programs of reverse engineering models, their elastic properties and damping coefficients are calculated. These findings show the changes in dynamic damping at different temperatures as well as the way that they affect their elastic properties and dynamic damping on these materials. In addition, it seems that the temperature rise increases the damping and the coupling of the flexural-torsional stiffness of the materials, resulting in the presence of torsion in the flexural mode, while higher damping values occur in carbon fiber specimens instead of the glass fiber ones. Finally, observations are made both for the experimental processes and we make suggestions that could improve the accuracy of the clarity of the results. 2021-10-13T05:05:52Z 2021-10-13T05:05:52Z 2021-10-19 http://hdl.handle.net/10889/15308 gr application/pdf |
