Χαρακτηρισμός σύνθετων υλικών

Abstract

Η ανάπτυξη των σύνθετων υλικών ενισχυμένα με ίνες προηγμένης τεχνολογίας με υψηλή ειδική αντοχή και ακαμψία έχει δώσει στις μηχανολογικές κατασκευές σημαντικές δυνατότητες εξοικονόμησης βάρους, ιδιαίτερα στον τομέα της αεροδιαστημικής. Η επέκταση της χρήσης σύνθετων υλικών CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer, Πολυμερές ενισχυμένο με ίνες άνθρακα) και η ταυτόχρονη ανάγκη για σχεδιασμό δομικών εξαρτημάτων με αξιοπιστία έχει εισάγει την ανάγκη πειραματικής μελέτης και μοντελοποίησης των ιδιοτήτων των παραπάνω υλικών. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία οι μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών CFRP προσδιορίζονται μέσω μια σειράς στατικών δοκιμών εφελκυσμού. Σε αντίθεση με τα μεταλλικά δείγματα που είναι ισότροπα υλικά, η εύρεση των μηχανικών ιδιοτήτων των σύνθετων υλικών ενισχυμένων με ανθρακοΐνες υψηλής αντοχής δεν είναι απλή καθώς η εύρεση των τάσεων παραμένει πρόκληση. Οι μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών πρέπει να προσδιορίζονται πειραματικά, δίνοντας έτσι στην παρούσα πτυχιακή εργασία ιδιαίτερη βαρύτητα στη δοκιμή εφελκυσμού. Ενώ η εφελκυστική αντοχή (παράλληλη προς τα μονοκατευθυνόμενα σύνθετα υλικά 00) είναι υψηλή, οι εγκάρσιες και διατμητικές τους αντοχές είναι σχετικά χαμηλές. Ως αποτέλεσμα, τα μονοκατευθυνόμενα σύνθετα υλικά μπορεί να αποτύχουν σε εγκάρσιες ή και σε διατμητικές τάσεις χαμηλότερες σε σχέση με την τάση θραύσης εφελκυσμού. Η παρούσα πειραματική έρευνα αποκάλυψε σημαντική αντοχή στα μονοκατευθυνόμενα (διεύθυνση ινών 00) σύνθετα υλικά στη διεύθυνση των ινών, ενώ αντίθετα για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων σε σύνθετα υλικά με κατεύθυνση ινών σε διαφορετικές διευθύνσεις πρέπει να πραγματοποιηθεί περαιτέρω πειραματική ανάλυση.