Kerrostenvälisen ja rajapinnan leikkauslujuuksien vertailu kierrätetyllä hiilikuidulla
Savolainen, Jesse (2022)
Savolainen, Jesse
2022
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-01-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202201101162
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202201101162
Tiivistelmä
Komposiittien kerrostenvälisen leikkauslujuuden testaaminen lyhytpalkkitestillä (engl. short beam test) on monimutkaista ja se vie aikaa. Kierrätettyjen hiilikuitujen ominaisuuksien selvittäminen on myös tärkeää uusiokäyttökohteita valittaessa. Mikrobondtesti, jossa yksittäinen matriisi pisara irrotetaan kuidusta, voi olla yksi vaihtoehto lyhytpalkkitestille, mutta mikrotason tulokset pitää pystyä skaalaamaan takaisin makrotasolle, mikäli halutaan saada luotettavampi kuva komposiitin käyttäytymisestä oikeassa mittakaavassa. Työn tavoite on vertailla kerrostenvälisen leikkauslujuuden ILSS-arvoja (engl. interlaminar shear strength) ja rajapinnan leikkauslujuuden IFSS-arvoja (engl. interfacial shear strength) kierrätetylle hiilikuidulle. Tavoitteena on myös selvittää, miten kyseisen materiaalin mikrobondtestauksesta saatavat tulokset suhteutuvat perinteisemmän lyhytpalkkitestin tuloksiin sekä kuinka luotettavia ne ovat. Työ jakautuu kolmeen osaan. Teoriaosuus käsittelee kerrostenväliseen ja rajapinnan leikkauslujuuksiin vaikuttavia tekijöitä. Testien toteutus kuvataan lyhytpalkkitestin osalta ja mikrobondtestiä sivutaan. Vertailussa käydään testien luotettavuudet läpi sekä pohditaan tuloksiin vaikuttaneita tekijöitä. Tuloksista havaitaan, että lyhytpalkkitesti antoi 12,4 MPa pienemmän leikkauslujuuden arvon verrattuna mikrobondtestiin. Lyhytpalkkitesteihin liittyi myös paljon muuttujia. Mikrobondtesteistä saatu data oli suuren otantamäärän takia luotettavampaa, kuin lyhytpalkkitesteistä saatu data. Lyhytpalkkitestin näytteenvalmistus on haastavaa kierrätetyllä hiilikuitumatolla, jos matossa esiintyy kudonnan laadun epätasaisuutta ja maton vääristymää. Tämän takia mikrobondtesti on luotettavampi tapa saada leikkauslujuus tietylle systeemille, kun käytössä ei ole merkittävästi resursseja todentaa laminaatin ja testattujen näytteiden laatua ja käytetty kuitumatto on huonolaatuinen. Tulevaisuudessa täydentävää tietoa saataisiin testimenetelmien mallintamisella esimerkiksi elementtimenetelmää (engl. finite elementh method) käyttämällä. Lisäksi komposiittien rajapinnasta ja siihen vaikuttavista ominaisuuksista täytyisi luoda kattava teoria, kun tällä hetkellä tiedossa on vain yksittäisiä ilmiöitä.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [7052]