غلامحسین مجذوبی

چکیده: استفاده از کامپوزیت های زمینه پلیمری، به دلیل نسبت استحکام به وزن بسیار خوبی که دارند، در سال های اخیر رو به گسترش است. پلی پروپیلن به عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک دارای خواص بسیار خوب مکانیکی بوده و در ساخت کامپوزیت های پلیمری به صورت گسترده استفاده می شود. تحقیقات اخیر نشان می دهد، نانو خاک رس و نانو کربنات کلسیم که به عنوان پر کننده در درصدهای کم وزنی به موادپلیمری اضافه می شوند، خواص مکانیکی آن ها را به نحو چشمگیری افزایش می دهند. بررسی اثر بهبود این خواص از نکات کلیدی در طراحی قطعات مختلف پلیمری می باشد. در این رساله، نانوکامپوزیت پلی پروپیلن/خاک رس و پلی پروپیلن/کربنات کلسیم به روش مخلوط مذاب با مقادیر مختلف نانوذرات (5/0، 1، 3 و 6 درصد وزنی) تهیه شده و نمونه های لازم برای آزمون های مختلف مکانیکی از طریق تزریقی تهیه شده است. بعد از انجام آزمایش های مختلف مکانیکی از قبیل کشش، فشار، شارپی، خمش سه نقطه ای، خستگی و سختی، اثر نانو ذرات بر روی خواص مکانیکی پلیمر مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش سختی به دلیل غیر مخرب بودن بیشتر مورد توجه قرار گرفته و یک مدل جدید برای مرتبط کردن تنش تسلیم، مدول الاستیسیته و نیروی بارگذاری به میکروسختی ارائه شده است. در ادامه، به منظور پیش بینی رفتار کامپوزیت ها به روش عددی، به دلیل وابستگی تسلیم مواد پلیمری به فشار هیدوراستاتیک، از معیار تسلیم دراکر-پراگر استفاده شده است. محاسبه ضرایب دراکر-پراگر نیاز به آزمایش های پیچیده مکانیکی دارد و اگر تنش تسلیم ماده بالا باشد، عملا امکان پذیر نیست. به این منظور یک روش بر اساس بهینه سازی جعبه سیاه پر هزینه ارائه شده است که می تواند ضرایب دراکر-پراگر را محاسبه کند. در روش فوق با ایجاد ارتباط بین نرم افزار متلب و کد اباکوس، ضرایب دراکر-پراگر برای کامپوزیت محاسبه شده و اثرات نانوذرات نیز بر این ضرایب به دست آمده است. همچنین با این روش می توان، با انجام تنها آزمایش خمش سه نقطه ای، خواص مکانیکی کامپوزیت از قبیل مدول الاستیسیته، تنش تسلیم کششی، تنش تسلیم فشاری و نسبت پواسون پلاستیک را محاسبه کرد. پیش بینی حساسیت تنش تسلیم مواد پلیمری نسبت به دما و نرخ کرنش از پارامترهای مهم برای طراحی قطعات مکانیکی تحت بارگذاری ضربه ای می باشد. به این منظور آزمایش های مختلفی در محدوده دمایی 25-85 درجه سانتیگراد و