Vật liệu composite polyme ba pha

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N Q T Ê N ĐỂ TÀI: VẬT LIÊU COMPOSITE POLYME BA PHA I Mã sỏ QT.06.48 C hủ trì Đề tài: - T S K H N g u y ễn Đình Đức C ác cán tham gia: - ThS H o n g V ãn T ùng - ThS N gu y ẻn Lè Hái - C N Đ ỗ T h a n h Háng Ht_)C Q U Ò C GiA h a r õ ! ỈÍ?UNG TAM Tn■ ■1 r T U - , ' Th ự ',/'£M H Nội - 2006 M Ụ C LỤC BÁ O C Á O T Ó M T Ắ T MỞ ĐẨU NỘI DUNG, KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u KẾT LUẬN PHỤ LỰC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG B ố P HIÊÚ Đ Ã N G K Ý K Ế T Q U Ả ĐỀ TÀI BÁO CÁO TÓM TẮT Tên đề tài: V ật liệu com posite polym e ba pha Mã số: QT-06-48 Chủ trì để tài: TSKH Nguyễn Đình Đức Các cán tham gia: - ThS Hoàng V ãn T ù n s - ThS Nguyễn Lê Hải - CN Đỗ Thanh Hăng Muc tiêu nội dung nghiẻn cứu: * Mục tiêu: - Trên sở n s h iè n cứu vật liệu composite hai pha độn hạt câu xây dựng phươnơ pháp xác định hàng sô vật liệu composite ba pha, trons có hai pha hạt độn hình cầu từ vật liệu khác - Nghiên cứu ảnh hướn s hạt độn đến mủ đun đan hỏi cua composite polyme ba pha - Tính tốn m ột số ví du cụ thể với vật liệu composite poỉvme ba pha đe từ thấv ảnh hưởng pha hạt gia cườnơ đối VỚI composite, - M rộng nghiên cứu, xác định số m u đun đàn hổi cho vạt liêu composite ba pha có cá sợi độn hạt độn - Kết hợp ngh iên cứu VỚI đào tạo sau đại học * Nội dung nghiên cứu: - Tổng quan vật liệu composite độn hạt cầu - Xác định mô đun đàn hổi cho composite ba pha - Xem xét m ột số ví dụ cụ thể cho kết cấu từ composite polvmc ba - Nghiên cứu xác định mò đun đàn hổi cho vật liệu composite polyme ba pha Các kết đạt được: Đã tiên h àn h nghiên cứu tổng quan vật liệu composite độn hat càu có tổng q u an phương pháp xác định số đàn composite có độn hạt cầu Trên cở sở n ghiê n cứu đề tài, ch ún g đề xuất phương p h áp mới: xấp xỉ khối hình lập phư ơng thể tích đại diện bầng hình cầu có cù ng thể tích, việc xác định m ô đun đàn hôi composite có đ ộ n hạt cầu đơn giản hoá, đưa giải toán Lamẽ lý thuyết đàn hồi Kết nhận trùng hoàn toàn VỚI kết mà tác giả trước nhận theo phương pháp khác - Xác định m ô đun đàn hồi cho composite ba pha nghiên cứu, giải hai toán theo mơ hình hai pha: Bài tốn thứ xem xét composite gổrn thành phần độn thứ nhất, kết nhận số kỹ thuật cho composite xem giả định, toán thứ hai gổm giả định pha độn thứ hai Trên sở khảo sát ảnh hưởng hạt độn khác lên đặc trưng đàn hổi vật liệu composite ba pha - Đã xem xét số ví dụ cụ cho kết cấu từ composite polyme ba pha, tính tốn ỉựg, ứng suất, chuvển vị kết cấu bể hóa chất từ composite ổn định cùa vỏ trụ từ composite độn hạt cầu Các tính tốn băng sơ cho kết cấu giải b ầ n SAP2000, MA TL AB Kết qua nhận cho thấy bổ sung hạt độn vào vật liệu composite polvme cải thiện đ n kể đặc trưng học vật liệu, mộ t sỏ trường hơp bỏ sung hạt phụ gia để làm giảm giá thành vật liệu - Sau xem xét cho trường hợp hai pha độn có cấu trúc hinh câu Đề tài tiếp tục nghiên cứu xác định m ô đun đàn hổi cho vật liệu composite polyme ba pha gồm: polvme, sợi độn đ ổ n s phươrìií hạt ăia cường hình cầu theo thuật tốn tương tự trẽn: Xác định mô đun đàn hổi cho composite ba pha (nền polyme, sợi, hạt) ns hiê n cứu íiiái hai tốn theo mơ hình hai pha: Bài tốn thứ xem xét composite gồm hạt độn; toán thứ hai Hổm nển giá định sơi d ỏ n s phương Trong q trình nghiên cứu tốn thứ hai thièt lập toán bién để xác định mô đun kéo - nén dọc trục cốt sợi Kết q tính tốn nhận cho vật liệu polvme bapha thấy bổ s u n s hạt càu làm tăn LI mô đun trượt, giảm m ô đun đàn hổi kéo nén dọc sợi composite - Cơng bố 01 báo Tap chí Khoa hoc Toán-Lv ĐHQGHN; 02 Báo cáo Hội nshị Khoa học Cơ học vật rắn biến dạng Toàn quốc lân thứ VIII (Thái Nguyên, 2006); 02 báo gửi đãng Tạp chí trons nước quốc tế - Hướng dẫn thành công luận vãn cao học Thạc sĩ N guyễn Lé Hai hướng dẫn học viên cao học Đỗ Thanh Hăng; ĐƠN VI QUẢN LÝ CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI MỞ ĐẦU Hiện Việt N am bước đầu tiếp cận công n s h ê chế tạo nanocomposite: polyme với hạt nano k hoá ng chế dùng làm vật liệu chống thấm; ch ú n g ta bước đầu c h ế tao m àn g nano từ n a n o c o m p o s ite k im lo i sở đ iệ n h o Việc bổ sung hạt gia cườnơ hat c h ố n s cháy, c h o n s mài mòn, hạt k h o n g .nhầm làm tãng nãng lý cho vật liệu composite Trên thực tế người ta thường trộn hay nhiều hạt gia cư ờns khác công nghiệp nhựa người ta thường độn hat khốns lai có thêm hạt khác hạt c h ố n s cháy, hạt cácbon, hạt thuy tinh, Tron "'"’ÌS 5.6314 5.8629 2.2775 2.3315 2.385b 2.4396 2.4936 2.5477 2.6017 2.2408 2.2984 2.3561 2.4137 2.4713 2.5280 2.5866 2.6442 2.7018 2.7595 6.0943 6.3257 6.5572 6.7X86 7.0200 7.2514 7.4829 7.7143 1736 6.4258 6.6781 6.9303 7.1826 7,4349 7.6871 7.9394 1917 8.4439 V 0.3777 0.3760 0.3744 0.3729 0.3714 0.3700 0.3687 0.3674 0.3662 0.3651 0.3738 0.3721 0.3705 0.3690 0.3675 0.3661 0.3648 0.3635 0.3623 0.3612 T rê n CO’ sò' c c s ố liệu t ính toán ta \ â > d ự n g đồ thị thẻ hi ệ n s ự p h ụ t h u ộ c c ủ a h ằ n g s ố đ n hồi a m : m o d u l i truo't (j m ôđun k é o né n t h è tích K \ h ệ số p o t x ô n g V cu a vật liệu c o m p o s i t e ba p h a đ ộ n hạt can will cac hệ sỏ Ị ị2 H ì n h 3: Sự phụ thu ộc c u a m ỏ đ u n trượt G cua co m p o site ba pha độn hạt cầu vào hệ số , 1CI5 2.8 R H ì n h 4: Sự phụ th uộ c c ua m ôđu n kéo nén thẻ tích K cua c o m p o site ba pha độn hạt cầu vào hệ sơ 4i - Ịz- H ìn h 5: S ự plụi th u ộ c cu a hệ sơ pốtxơim \' cua c om po site ba pha độn hạt cầu vào hệ sô Ị] 4: III K ế t l uâ n K hi bô su nu hại dọn hình càu váo com posite: M ò dim trượt G va mòđun kéo nén thể tích K tănu t u y ế n t í n h vói IV lệ c c t h n h p h â n h t đ ộ n Hệ sỏ p o t x ô n g V c u a vật liệu c o m p o s ite íiiam dân tăn LI phân hạt độn T r o n g vật liệu c o m p o site ba pha độn hạt câu tính chất co học cua vật liệu ( vật liệu liên k ế t g i ữ a c c p h a ) đ ó n ” vai trò q u y ế t đị nh đế n c tính c u a vật liệu c o m p o s i t e K ết q u n g h iê n cửu đ u ọ c thực tron tỉ khuôn khỏ Đe tài Q I 06.48 cua Đại học Q uố c gia Hà Nội Tài liệu th a m khảo: Vật liệu c o m p o s ite c hục vù cỏìiịi n g h ệ N g u \ễ ti H oa Thịnh N g u \ ễ n Đình Đức - Hà N ội: N h x u ấ t ban K ho a học Kỹ thuật 2002 C h ọ c v ậ t liệ u c o m p o site-’ H oàng X uân Luọng - Hà Nội: Học viện Kỹ thuật Ọ uân 2003 Vật liệ u c o n ip o zil c hoe vu lính to a n ké í can Tràn ích Thịnh - Hà Nội: Nhà xiiảt ban G iá o dục, 1994 Mechanics o f composite materials ì R.M Chirstenxen -New York, 1979 B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỒ Q l ó c PHÒNG HOC VIỆN KỸ THUẬT QUẢN s ự NGUYỄN LÊ HẢI XÁC ĐỊNH CÁC HẰNG s ố c HỌC CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE BA PHA ĐỘN HẠT CÂU Chuyên nghành: Cơ học ứng dụng Mã số: 60 52 02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TSKH NGUYỄN Hà Nội * 2006 - - đ ìn h đức PHIẾU ĐÃNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN cứu KH-CN Tên đề tài (hoặc dự án): Vật liệu com p osite p olvm e ba pha Mã số: _ Q T 06,48 Cơ quan chủ trì đề tài (hoặc dự án): Đai học Q uốc gia Hà Nội Địa chỉ: 144 đường X uân Thuỷ, Cầu Giây - Hà Nội Tel: (04) 75 73 72 Cơ quan quản lý đề tài (hoăc dư án): T rư ờng Đại học K hoa học Tụ nhién - Đ H Q G H N Địa chỉ: 334 N gu yễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Tel: ( )5 0 Tổng kinh phí thực chi: Trong đó: - T ngàn sách Nhà nước: - K inh phí trường: - V a y tín dung: - V ốn tự có: - T h u hổi: Thời gian ngh iên cứu: Thời gỉan bát đầu: 25.000.000đ 25.000.000đ 12 tháng 3/2006 Thời gian kết thúc: _3/2007 Tên cán phôi hợp nghiên cứu: 1.ThS Hoàng vãn Tùng 2.ThS Nguyễn Lẻ Hai CN Đỗ Thanh Hãng Số đãng ký Số chứng nhận đăng ký Ị đề tài kết nghiên cứu: Bào mật: a Phổ biến rộn rãi: b Phổ biến hạn chế: 1Ngày: c Bảo mât: X Tóm tát kết nghiên cún: - Trong trình thực để tài, tác giả tiến hành nghiên cứu tổng quan vể vật liẹu com posite độn hạt cầu, có tổng quan nhữ ns phươns pháp xác định số đàn hổi composite có độn hạt cáu Trên cở sở nghiên cứu đề tài, đề xuất phương pháp mới: xấp xì khối hình lập phương thể tích đại diện hình cầu có thẻ tích, việc xác định mơ đun đàn hổi composite có độn hạt cầu đơn siản hoá, đưa vé giải toán Lamê lý thuyết đàn hổi Kết nhận trùntĩ hoàn toàn với kết mà tác giả trước nhận theo phươníi pháp khác - Xác định m ô đun đàn hổi cho composite ba pha nshièn cứu ìĩiài hai tốn theo mơ hình hai pha: Bài toán thứ xem xét composite gồm nển thành phần độn thứ nhất, kết nhặn hãns số kỹ thuát cho composite xem giả định, tốn thứ hai sòm nên 2Ía định pha độn thứ hai Trên sở khảo sát ánh hư ớns cua hạt đòn khác lèn I đặc trưng đàn hồi cúa vật liệu composite ba pha - Đề tài xem xét số ví dụ cụ thể cho kết câu từ composite polyme ba pha, tính tốn lực, ứ ns suất, chuyến vi kết cáu he' hóa chai từ composite ổn định vỏ trụ từ composite đòn hạt cáu Các tinh tốn bâng so cho kết cấu giải SAP2000, MATLAB Két quà nhân dược cho thay bổ sung hạt độn vào vật liệu composite polyme thiện đáng ké đặc trưng học vật liệu, Irons số trường hợp ho sung hạt phụ gia để làm giảm giá thành vật liệu - Sau xem xét cho trường hợp hai pha đơn đẽu có cáu trúc hình cuu Đe tài tiếp tục nghiên cứu xác định mỏ đun đàn hỏi cho vật lièu composite polyme ba pha gồm: nén polvme, sợi độn đồng phương hạt gia cương hình cầu theo thuật tốn tươns tự trên: Xác định mô đun đàn hôi cho composite ba ph a (nền polyme, sợi, hạt) nghiên cứu giải quyêt hai tốn theo m hình hai pha: Bài toán thứ xem xét composite gồm nen hạt đ ộ n - toán thứ hai gồm giả định sợi đông phương Trong trình n ơh iê n u b i toán thứ h â i thiêt lậ p b ill toíin b ic n đe X íic đ in h m o đun kéo - nen dọc trục cốt sợi Kết tính tốn nhận cho vật liệu polyme Ị bapha thây r ằ n bổ sung híàt câu đíi liim tiìĩiịỊ mo đun trượt, ijitim mo đun đàn h i k é o n é n d ọ c sợ i c ủ a c o m p o site T r o n trình thực đề tài hướng dẫn thành công luân văn cao hoc Thac sĩ N ơuyễn Lê Hải, hướng dân học vien cao học Đo Thanh Hung', I CO bai bao bao cáo v đãng Tuyến tãp Báo cáo HỎI nghị Cơ hoc vật rằn biên ng Toàn quốc lần thứ VIII (Thái Nguyên 2006) đãng Ta p ch í K h o a học - Đ H Q G H N , gửi đăng Kiến nghị quy mô đối tượng áp dụng nghiên cứu: - Những kết nhận để tà i c ó thể ứng dụng k h i c h ế tạo c c loại nhựa I dẻo loại composite có độn hạt phu gia: Kết nhận cho phép tính tốn, dự báo trước khả tính vật liệu đế điểu chỉnh thành phân cấu tạo, n h ă m nhận composite có tính nãng hợp lý ơiá ca phải - Một sô kết c ủ a để tà i đ ã c h ú n s tô i c ậ p n h ật, đưa vào Ìá n £ d v I học kỳ I, môn học C học vật liệu compo site " cho lớp sinh viên K48A1C, năm thứ ngành cơ, K h o a Toán-cơ-tin học, Trư ờn s Đại học Khoa học Tự nhiênI ĐHQGHN, năm học 2006-2007 I C h u n h i è m đ e t T hu trường quan c h u tri d e tai Họ tên Học h m học vị Kí tên Đóng dấu Nguyễn Đình Đức TSKH ; rcịr: / i ỵ h Kiến nghị quy mô đối tượng áp dụng nghiên cứu: - Những kết q uả nhận đề tài ứng dụng ch ế tao loai nhựa dẻo loại composite có độn hạt phụ 2Ía: Kết nhận cho phép tính tốn, dự báo trước k h ả tính vật liêu để điều chinh thành phần cấu tạo, nh ằm nhận composite có tính n a n s hợp lý va íỉiá ca phải - Một số kẽt củ a đề tà i đ ã c h ú n s tỏ i c ậ p n h ật, đưa vào s iá n s đav tro n s I học kỳ I, môn học " C /l ọ c vật liệu compo site " cho lớp sinh viên K48A 1C năm thứ ngành cơ, K h o a Toán-cơ-tin học, Trường Đại học Khoa hoc Tự nhiènĐHQGHN, năm học 2006-2007 I C h ủ n h i ệ m đ e tài Họ tèn Ngu Vẻn Đình Đức T hủ trướng quan C h u tích H o i d o n ” c h u tri đ e tài đ i í n h Ịỉia c h i n h l l i ưc Tỉ u r /'7 /ì" /^ í , T h u t r ưó n i ỉ c q u a n q u a n IV de tai , ; TỊ Học hàm T S K H íVi /< _ h ọ c vị Kí tên Đóng dấu / y ••/ \ TV !> \ \ Ỷ ệ ị ỳ ú < ' j ỵ ' V.7 , ' \ ... cho vật liệu composite ba pha có độn hạt cầu dược xác định [5], Già thiết ràng vật liệu composite ba pha độn hạt càu vật liệu có mơ đun đàn hồi trượt (j„ mỏ đun kéo nén thê lích k„ Thành phan... posite polyme ba pha NỘI DUNG, KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u Vật liệu composite vật liệu c h ế tạo tổng hợp từ hai hay nhiéu thành phần khác nhau, nhằm mục đích tạo m ột vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu. .. Trên sở n s h iè n cứu vật liệu composite hai pha độn hạt câu xây dựng phươnơ pháp xác định hàng sơ vật liệu composite ba pha, trons có hai pha hạt độn hình cầu từ vật liệu khác - Nghiên cứu