Μοντελοποίηση βαθμωτών κοκκωδών συνθέτων υλικών

• Κύριος συγγραφέας: Παπανικολάου, Μαρία Ελένη
• Άλλοι συγγραφείς: Papanikolaou, Maria Eleni
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Πολυμερή σύνθετα υλικά; Βαθμωτά υλικά; Κοκκώδη υλικά; Μοντέλο σιγμοειδούς υποβάθμισης; Μέτρο αποθήκευσης; Polymer composite materials; Graded materials; Particulate composites; Sigmoid degradation model; Storage modulus

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν κοκκώδη πολυμερή σύνθετα υλικά Al-Epoxy με διαβάθμιση ως προς την περιεκτικότητα σε κόκκους σε όλο το μήκος τους. Τα δοκίμια κατασκευάστηκαν από τρία κύρια συστατικά, την εποξειδική ρητίνη σε συνδυασμό με τον σκληρυντή και την ενίσχυση. Η κατασκευή του διαβαθμισμένου σύνθετου υλικού βασίστηκε στην ιδέα της χρήσης φυγοκεντρικής συσκευής η οποία είχε τη δυνατότητα να περιστρέφεται με συγκεκριμένες συχνότητες. Για την κατασκευή των δοκιμίων απαιτήθηκε η κατασκευή ειδικών καλουπιών σε σχήμα δίσκου που ήταν δυνατόν να προσαρμοστούν κατάλληλα στη συσκευή φυγοκέντρησης. Το πειραματικό μέρος της παρούσας εργασίας αποτελεί συνέχεια προηγούμενης διπλωματικής εργασίας. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η σε πρώτη φάση επανάληψη και επιβεβαίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων της προηγηθείσας εργασίας και η εν συνεχεία ανάπτυξη μοντέλου για την περιγραφή των αποτελεσμάτων. Κατά την πειραματική διαδικασία με χρήση της πειραματικής φυγοκεντρικής συσκευής έγινε η μελέτη της μεταβολής της κατ’ όγκο περιεκτικότητας Vf σε κόκκους συναρτήσει της απόστασης από το κέντρο περιστροφής r και της συχνότητας περιστροφής f'. Επίσης, μελετήθηκε ο λόγος του μέτρου αποθήκευσης E'/E'max συναρτήσει της κατ’ όγκο περιεκτικότητας Vf και της συχνότητας f' για διάφορες αποστάσεις r. Επιπλέον, για την πρόβλεψη των αποτελεσμάτων, αναπτύχθηκε σε συνεργασία με τον Ομότιμο Καθηγητή κ. Γ. Παπανικολάου, το μοντέλο της σιγμοειδούς υποβάθμισης (Sigmoid Degradation Model - SDM) των ιδιοτήτων συναρτήσει των διαφόρων παραμέτρων που επηρεάζουν την συμπεριφορά του διαβαθμισμένου συνθέτου. Λόγω του μεγάλου όγκου των αποτελεσμάτων, στην παρούσα εργασία εξετάστηκαν τρεις περιπτώσεις μελέτης. Στην 1η περίπτωση μελετήθηκε η συμπεριφορά του λόγου του μέτρου αποθήκευσης Ε/Ε’max συναρτήσει της συχνότητας f’ σε διάφορες θερμοκρασίες και αποστάσεις r=86mm και r=98mm . Στην 2η περίπτωση μελετήθηκε ο λόγος του μέτρου αποθήκευσης E’/E’max συναρτήσει της κατ’ όγκο περιεκτικότητας (Vf) για διάφορες τιμές θερμοκρασίας για r=86mm και r=98mm. Στην 3η περίπτωση μελέτης μελετήθηκε η συμπεριφορά του λόγου της κατ’ όγκο περιεκτικότητας Vf/Vfmax συναρτήσει της συχνότητας περιστροφής f’ σε διάφορες αποστάσεις. Τα αποτελέσματα των πειραματικών διαγραμμάτων σε σύγκριση με τα θεωρητικά έδειξαν ότι το μοντέλο SDM αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο για μια πολύ καλή περιγραφή της μεταβολής τόσο του μέτρου αποθήκευσης Ε’ με τα Vf και f’ για διάφορες τιμές θερμοκρασίας όσο και της κατ’ όγκο περιεκτικότητας Vf συναρτήσει της f για διάφορες τιμές αποστάσεων r.