السلوك الستاتيكي والديناميكي للمواد المركبة من مزيج الإيبوكسي مع المطاط متعدد الكبريتيد

الباحث

أحمد عبيس حمزة إسماعيل

المشرف

مصطفى باقر هنين

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية الهندسة / الهندسة الميكانيكية

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Epoxy ; Polysulfide Rubber ; Composite Materials ; Dynamic Behavior

في صناعة السيارات حظيت عوامل عديدة اهمها تقليل الوزن وامتصاص الطاقة في هيكل السيارة الامامي باهتمام الباحثين في السنوات الاخيرة. يهدف هذا العمل دراسة السلوك الستاتيكي والديناميكي لمزيج الايبوكسي/المطاط متعدد الكبريتيد المعزز بألياف الكاربون المنسوج والياف الزجاج المنسوج © تم تحضير المركبات باستخدام تقنية طريقة الوضع اليدوي على مرحلتين في الاولى تحضير الايبوكسي النقي مع نسب كسر وزنية مختلفة (0، 1، 3، 65 67 10(% من المطاط متعدد الكبريتيد وفي الثانية تشمل تعزيز افضل مصفوفة مزيج من الايبوكسي/المطاط متعدد الكبريتيد الذي تم تحديده في Ala pall الاولى بنسبة وزن )%3( مع طبقات الياف الكاربون وطبقات الياف الزجاج في ثلاث طبقات بتسلسل تراص مختلف متمثل بثمانية عينات (زجاج/زجاج/زجاجء زجاج/زجاج/كاربون، زجاج/كاربون/كاربون، كاربون/زجاج/كاربون، كاربون/كاربون/كاربون، كاربون/كاربون/زجاج، كاربون/زجاج/زجاج؛ زجاج/كاربون/زجاج) بنسبة كسر وزني ثابتة للألياف حوالي )%39( تم قياس قوة الشد والانثناء والصدم والصلادة والتردد الطبيعي ونسبة التخميد بشكل تجريبي لخليط البوليمر والمواد المركبة الصفائحية، وكذلك تم اجراء التحليل العددي باستخدام برنامج ANSYS لمحاكاة نموذج الشد والانثناء والتردد الطبيعي. اصبحت مهمة اختيار المواد معقدة للغاية لاختيار المواد ذات الخصائص المثلى من بين العديد من قوائم البدائل ذات الخصائص المختلفة، تم استخدام ادوات اتخاذ القرار متعدد المعايير لحل هذه المشكلة حيث تم استخدام طريقة TOPSIS كأسلوب متعدد المعايير لترتيب تفضيلات للبدائل حسب تقاربها من all الامثل، Cus تم استخدام هذه الطريقة لاختيار افضل نسبة كسر وزني من المطاط متعدد الكبريتيد تحسنت عندها خصائص المزيج بشكل جيد وايضا اختيار افضل مركب هجين لمحاكات التطبيقات التي تتطلب قوة تأثير عالية عند السرعات العالية وقوة انثناء كبيرة عند السرعات المنخفضة (شعاع المصد الامامي ،(shuld ولإجراء المحاكاة العددية لشعاع المصد المركب تم استخدام شعاع المصد الفولاذي باستخدام برنامج ANSYS لتحديد التشوه والانفعال المرن والاجهاد اثناء اختبار الصدم ومقارنة النموذج المركب مع نتائج شعاع المصد الفولاذي. اظهرت النتائج انه في حالة مزيج البوليمر تنخفض قوة الشد والانثناء ومعاملهما مع زيادة نسبة الكسر الوزني للمطاط متعدد الكبريتيدء تزداد قوة الصدم بنسبة 9083 مع زيادة الجزء الوزني للمطاط حتى يصل الى 903 ثم تنخفضء تزداد نسبة التخميد بنسبة 920 مع زيادة الكسر الوزني للمطاط متعدد الكبريتيد ان التأثير على خاصية الصلادة طفيف وكل قيم العينات لمزيج البوليمر اقل من قيمة الصلادة للايبوكسي النقي؛ اما في حالة العينات المركبة الرقائقية تتحسن قوة الشد ومعامل المرونة بنسبة 9035 عندما يتم وضع طبقات الكاربون في ce AM وتتحسن قوة الانثناء ومعاملها عندما تأخذ طبقات الكاربون جانب الشد وان زيادة طبقات الكاربون في جانب الشد Gogg الى زيادة قوة الانثناء بنسبة %62 ، تظهر اضافة الياف الزجاج الى الكاربون تحسنا ملحوظا في قوة الصدم بنسبة 9013 كما ان تسلسل التراص للطبقات يؤثر بشكل كبير على خصائص التخميد. ان متوسط قيم الخصائص التجريبية لبوليمر الخليط باستخدام طريقة 708515 تظهر ان معامل التقارب النسبي للايبوكسي النقي مع نسبة وزن %3 من المطاط متعدد الكبريتيد بينما في العينات المعززة بطبقات الالياف ان تسلسل التراص (كاربون/زجاج/كاربون) كان تسلسل تراص الافضلء بالإضافة الى ان نتيجة المحاكاة العددية اظهرت ان معامل الامان لشعاع المصد المركب ازداد بنسبة 5 وانخفاض الوزن بنسبة 82 بالمقارنة مع شعاع المصد الفولاذي لنفس الشروط الحدودية.

In the automotive industry, factors such as vehicle weight reduction and energy absorption of the frontal vehicle structure have been getting researchers' interest in recent years. This work aims to study the static and dynamic behavior of epoxy/polysulfide rubber blends reinforced with woven carbon and/or woven E-glass fiber. The composite was prepared using the hand lay-up technique in two stages. The first consists of pure epoxy blends with different weight fractions (0, 1, 3, 5, 7, and 10)% of polysulfide rubber. The second includes reinforcing the best blend matrix of epoxy /polysulfide rubber (which is found from the first stage that the weight percentage of best wt % polysulfide rubber is that) with woven carbon fiber (C) and/or woven E-glass fiber (G) in three layers with different stacking sequences represented by eight samples (GGG, GGC, GCC, CGC, CCC, CCG, CGG, GCG) at a constant weight fraction of fiber at approximately 39%. The tensile, flexural, impact strength, hardness, natural frequency, and damping ratio were measured experimentally for blend and laminated composite materials, while the numerical analysis was performed using the ANSYS workbench software program to simulate a tensile, flexural, and natural frequency model and comparison the results with that obtained experimentally to verify the model reliability. This simulation task is complicated when materials with optimum properties are to be selected from many lists of materials with different properties. Multi-criteria decision-making tools (MCDM) were employed to solve this problem. The TOPSIS and AHP decision-making methods was used as a multi-criteria technique to rank preferences for alternatives according to similarity to the ideal solution. This method was used to select the best weight fraction percentage of polysulfide rubber, at which the blend properties improved sufficiently. Also, the best hybrid composite is selected for the simulation of applications requiring high- impact strength at high speeds and considerable bending strength at low speeds (Car front bumper beam). To simulate a bumper beam composite materials, the Hyundai Sonata bumper beam car was used with actual dimensions and boundary conditions using ANSYS workbench software program to determine the composite materials deformation, normal elastic strain, and von Misses stress during the impact model test and comparison it with the original steel bumper beam results which is used as a template. The results showed that in the case of the blend polymer, tensile and flexural strength and their modulus decreased with the rise in the weight fraction of the polysulfide rubber. The impact strength increases by 83% with the increase of the weight fraction of the polysulfide rubber until it reaches 3% and then decreases. The damping ratio will increase by 20% with the rise of the weight fraction of the polysulfide rubber. The effect of hardness is slight, and the value for each weight fraction is lower than that of pure epoxy. For the laminated composite samples, the tensile strength and modulus of elasticity significantly improve by 35% when the carbon layers are externally positioned. The flexural strength and modulus improve when carbon fibers take the tensile side. Increasing the number of carbon fiber layers on the tensile side will increase flexural strength by 62%. Adding E-glass fiber to the carbon shows a noticeable improvement in impact strength by 113%. It noted that the stacking sequence significantly affects the damping properties. Average values of the experimental properties of the blend polymer using the TOPSIS method show the relative closeness coefficient for pure epoxy with a 3 % weight fraction of polysulfide rubber, while in the fiber-reinforced samples, the layers in the stacking sequence (carbon/glass/carbon) were the best stacking sequence. The numerical simulation result showed that the safety factor of the composite bumper beam increased by 15 % and a weight reduction of about 82% when compared with the steel bumper beam for the same boundary conditions.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب