مسعود اسم‌خانی، دانشجوی دوره دکتری مهندسی مکانیک، بیست و چهارم دیماه 1392 از رساله دکتری خود با عنوان « رفتار خستگی کامپوزیت‌های الیافی/پلیمری با افزودنی‌های نانو ذره‌ای » دفاع می کند.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر محمود مهرداد شکریه و مشاوره آن را دکتر فتح‌اله طاهری بهروز برعهده دارند، به شرح زیر است:

  هدف این رساله، گسترش یک مدل خستگی برای پیش‌بینی مقدار سفتی و عمر خستگی یک کامپوزیت هیبرید الیافی/ نانو ذره‌ای/ پلیمری تحت بارگذاری خستگی کشش-کشش با کنترل نیرو در نسبت تنش ثابت است. برای این منظور مدلی توسعه یافته است که با استفاده از آن تنها با داشتن نتایج آزمایش‌های خستگی کامپوزیت الیافی/پلیمری بدون حضور نانو ذرات، پیش‌بینی مقدار سفتی و عمر کامپوزیت هیبرید الیافی/ نانو ذره‌/ پلیمری انجام می‌پذیرد. مدل خستگی توسعه یافته تحت عنوان Nano-NSDM ، در یک کامپوزیت بدون حضور ذرات نانو، پس از بدست آوردن ضرایب مورد نیاز به تدوین منحنی نرمالیزه شده کاهش سفتی برای این کامپوزیت (بدون حضور نانو ذرات) می‌پردازد. سپس این مدل با ترکیب روش مذکور و مدل‌های بر پایه مایکرومکانیک، پیش‌بینی افت سفتی در هر نسبت استحکام مورد نظر و دلخواه برای کامپوزیت تقویت شده با نانو ذرات را انجام می‌دهد. برای ارزیابی مدل توسعه یافته، نیاز به آزمایش‌های خستگی کشش-کشش با کنترل نیرو برای کامپوزیت هیبرید الیاف مت شیشه/ نانو ذره‌/ رزین اپوکسی و کامپوزیت الیاف مت شیشه/رزین اپوکسی می‌باشد. با توجه به تنوع مختلف نانو ذره‌ها و درصد‌های وزنی مختلف آن‌ها، در این رساله ابتدا در شرایط استاتیکی، خواص مکانیکی رزین اپوکسی و رزین اپوکسی تقویت شده با نانو ذرات بررسی شده و از نتایج آن ایده گرفته شده است. سپس با بهره‌گیری از نانو ذره و درصد وزنی بهینه، کامپوزیت الیاف مت شیشه/ نانو ذره/ رزین اپوکسی ساخته شده و در شرایط استاتیکی،خواص مکانیکی بطور کامل مشخصه‌سازی شده است. با توجه به هزینه بالای آزمایش‌های خستگی کشش-کشش با کنترل نیرو و محدوده وسیع آزمایش‌ها، با استفاده از نتایج بدست آمده از روش خستگی خمشی با کنترل جابجایی، تعداد آزمایش‌ها محدود شده‌اند. لذا با طراحی و ساخت یک دستگاه آزمایش خستگی خمشی با کنترل جابجایی قطعه‌ای مانند یک تیر یک سر گیردار تحت شرایط بارگذاری چرخه‌ای قرار گرفته، رفتار خستگی خمشی برای حالت‌های مختلف بصورت کیفی بررسی می‌شوند. در ادامه، با محدود شدن تعداد آزمایش‌ها، آزمایش‌های خستگی کشش-کشش با کنترل نیرو پیگیری شده و ارزیابی مدل توسعه یافته انجام پذیرفته و دقت مناسب پیش‌بینی مدل برای حالت‌های دیگر درصد وزنی نانو ذره و نسبت استحکام متفاوت مشاهده شده است. نتایج نشان می‌دهد در کلیه آزمایش‌های خستگی کشش-کشش و خستگی خمشی افزودن نانو ذره اثر چشمگیری در افزایش عمر خستگی قطعات داشته است. در این رساله، برای ساخت قطعات کامپوزیتی تقویت شده با نانو ذرات، از سه نوع گرافن با مشخصات متفاوت، نانو الیاف کربنی و نانو لوله‌های کربنی استفاده شده است. همچنین روش‌های مختلف توزیع هر کدام شامل روش‌های حلالی و غیر حلالی جهت بدست آوردن درصد بهینه بیان شده است. در ادامه روش‌های ساخت نمونه‌های کامپوزیت الیاف مت شیشه/رزین اپوکسی و کامپوزیت نانو رشته کربن/الیاف مت شیشه/رزین اپوکسی توضیح داده شده و نتایج آزمایش‌های استاتیکی آنها بعنوان پیش نیاز مدل‌های خستگی توسعه یافته در این رساله ارائه شده است. در نهایت میزان اثر نانو ذره‌های مختلف و با درصدهای وزنی مختلف بررسی شده و حالت‌های انتخابی برای ورود به آزمایش‌های خستگی مشخص شده‌اند.

  واژه‌های کلیدی: خستگی کشش- کشش با کنترل نیرو، خستگی خمشی با کنترل جابجایی، نانو کامپوزیت‌های پلیمری، کامپوزیت الیاف مت شیشه/رزین اپوکسی، کامپوزیت هیبرید الیاف مت شیشه/نانو ذره/ رزین اپوکسی