Μελέτη μηχανικών ιδιοτήτων σύνθετων υλικών με ίνες τυχαίας διεύθυνσης

Ηλιάδης, Ιωάννης; Iliadis, Ioannis

dc.contributor.author	Ηλιάδης, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Iliadis, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2020-12-02T11:37:51Z
dc.date.available	2020-12-02T11:37:51Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52175
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19873
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Εφαρμοσμένη Μηχανική”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Σύνθετα Υλικά	el
dc.subject	Μηχανικές Ιδιότητες	el
dc.subject	Ελαστικές σταθερές	el
dc.subject	Θεωρία ενδιάμεσης φάσης	el
dc.subject	Ίνες τυχαίας διεύθυνσης.	el
dc.subject	Mechanical properties	en
dc.subject	Composite material	en
dc.subject	Random direction fibers	en
dc.subject	Elastic constants	en
dc.subject	Interphase theory	en
dc.title	Μελέτη μηχανικών ιδιοτήτων σύνθετων υλικών με ίνες τυχαίας διεύθυνσης	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Σύνθετα Υλικά	el
heal.classification	Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-02-28
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία γίνεται μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων ενός σύνθετου υλικού με ίνες τυχαίας διεύθυνσης. Τα επιμέρους συστατικά του υλικού αυτού είναι η ρητίνη, που αποτελεί και τη μήτρα, μέσα στην οποία έχουν προστεθεί ίνες γυαλιού στο επίπεδο (η μελέτη αφορά δύο διαστάσεις καθώς το πρόσθετο υλικό θεωρείται πως αποτελεί ένα ενδιάμεσο στρώμα του σύνθετου υλικού). Αρχικά, γίνεται μια ιστορική αναδρομή με γνώμονα γενικά τα σύνθετα υλικά, το πώς εμφανίστηκαν στη ζωή του ανθρώπου και τη χρησιμότητά τους κατά το πέρας των εποχών. Παρατίθενται τα πλεονεκτήματά τους σε σχέση με τα άλλα υλικά και ακολουθεί μια πιο λεπτομερής επεξήγηση περί αυτών. Ξεκινώντας, λοιπόν, την εκτενέστερη ανάλυση των σύνθετων υλικών, αρχικά γίνεται η ταξινόμησή τους στις διάφορες επιμέρους κατηγορίες τους ανάλογα με το συστατικό ενίσχυσης ή τη μορφή της μήτρας, το υλικό της μήτρας, όπως και ανάλογα με τη χρήση τους. Ακολουθούν κάποιες επεξηγήσεις, όσον αφορά κάποια θεμελιώδη στοιχεία που διέπουν τη μορφή και τη χρήση τους και γίνεται, επίσης, και μια εκτενής αναφορά στις ρητίνες, στις κατηγορίες και τις εφαρμογές αυτών, όπως και στις ιδιότητές τους όταν ενισχύνοται με πρόσθετα υλικά. Στη συνέχεια, η προσοχή στρέφεται στις ελαστικές σταθερές των σύνθετων υλικών, δηλαδή στο μέτρο ελαστικότητας και το λόγο Poisson, στο πως αυτές εξάγονται και υπολογίζονται για στατικές και δυναμικές φορτίσεις και στις διαφορές αυτών των δύο περιπτώσεων. Επίσης, γίνεται αναφορά και στη θεωρία της ενδιάμεσης φάσης, όπου το μοντέλο του σύνθετου υλικού παύει να είναι διφασικό αλλά μετατρέπεται σε τριφασικό, με κάθε επιμέρους φάση (μήτρα, ενδιάμεση φάση, ενισχυτικό υλικό) να κατέχει τις δικές της ιδιότητες και κατ’ επέκταση τις δικές της ελαστικές σταθερές. Κατόπιν αυτού, παρουσιάζονται, μέσω πειραματικών δεδομένων, κάποιοι υπολογισμοί, που σκοπός τους είναι να συγκρίνουν μεταξύ τους τις διάφορες θεωρίες που επικρατούν γύρω από τα σύνθετα υλικά αλλά και με τα πραγματικά πειραματικά δεδομένα. Γίνονται συγκρίσεις των μέτρων ελαστικότητας του σύνθετου υλικού ρητίνης με ίνες γυαλιού τα οποία υπολογίζονται σε στατική αλλά και δυναμική φόρτιση. Επιπλέον, εισέρχεται στους υπολογισμούς αυτούς και η λεγόμενη ενδιάμεση φάση και παρατίθεται η επιρροή της ύπαρξής της στις ελαστικές σταθερές, σε σχέση με το διφασικό μοντέλο. Παράλληλα, πραγματοποιούνται κάποιες επιπλέον χρήσιμες προσεγγίσεις, όπως αυτή της ισοδύναμης ίνας, η οποία δεν είναι τίποτα παραπάνω από την αναγωγή των ιδιοτήτων της διακεκομμένης ίνας μιας διεύθυνσης στην ισοδύναμη ίνα τυχαίας διεύθυνσης. Τέλος, υπολογίζονται οι ελαστικές σταθερές του σύνθετου υλικού και με μαθηματικές εκφράσεις συγκεκριμένων επιστημόνων που ασχολήθηκαν επί του θέματος με σκοπό τη σύγκριση και την παρατήρηση πιθανών αποκλίσεων. Στόχος όλων αυτών των υπολογισμών είναι η εισαγωγή όλων των αποτελεσμάτων σε κοινά διαγράμματα, ανάλογα την περίπτωση και η σύγκριση πλέον αυτών και η εξαγωγή των ανάλογων συμπερασμάτων.	el
heal.abstract	This postgraduate thesis studies the mechanical properties of a composite material with random direction fibers. The individual components of this material are the resin, which is the matrix, into which glass fibers have been added to the plane (the study concerns two dimensions due to the fact that the additive material is considered to be an intermediate layer of the composite). Initially, there is a historical overview of the composite materials, how they appeared in human life and their usefulness over the ages. Their advantages in relation to other materials are listed and a more detailed explanation follows after that. Starting with a more detailed analysis of the composite materials, they are initially classified into their individual subgroups depending on the reinforcement component or form of the matrix, on the matrix material, as well as on their use. Moving on, several explanations are displayed, concerning some of the fundamental elements that govern their form and use, and there is also an extensive reference to resins, their classes and applications, and their properties when reinforced with additives. Moreover, attention is drawn to the elastic constants of the composite materials, namely the modulus of elasticity and the Poisson ratio, to how they are extracted and calculated for static and dynamic loads and to the differences between these two cases. There is also reference to the interphase theory, where the composite material model ceases to be two-phase and is transformed into three-phase, with each individual phase (matrix, interphase, reinforcing material) having its own properties and by extension its own elastic constants. Subsequently, some calculations are presented through experimental data which aim to compare the different theories that exist concerning both the composite materials with each other and the actual experimental data. Comparisons on the resilience measures of composite glass-fibered resin are made and these measures are calculated on both static and dynamic loading. Moreover, the so-called interphase is added in these calculations and the influence of its existence on the elastic constants is presented in relation to the two-phase model. At the same time, in order for a wider picture to be formed, some additional useful approaches are implemented, such as that of the equivalent fiber, which is nothing more than the reduction of the properties of the one-way intermixed fiber, to the equivalent random-direction one. Finally, the elastic constants of the composite material are even calculated with some other mathematical expressions belonging to specific scientists who have dealt with the subject for comparison and to observe possible discrepancies. The purpose of all these calculations is to introduce all the results into common graphs depending on the instance, as well as to compare them and draw conclusions accordingly.	en
heal.advisorName	Θεοτόκογλου, Ευστάθιος	el
heal.committeeMemberName	Θεοτόκογλου, Ευστάθιος	el
heal.committeeMemberName	Σιδερίδης, Αιμίλιος	el
heal.committeeMemberName	Ευταξιόπουλος, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	77
heal.fullTextAvailability	false