Characterization and Modeling of Strength Enhancement Mechanisms in a Polymer/clay Nanocomposite
Notice bibliographique
Résumé
The compressive failure of continuous fiber reinforced composites has received considerable attention in the recent years because it typically occurs at a stress level that is 40-50 % below the tensile strength of the composite. This paper is primarily focused on enhancing the compressive strength of polymer matrix composites (PMC) through a series of modifications in material composition and thermoplastic pultrusion manufacturing process variables. Low-cost commodity resins such as polypropylene (PP), suffer primarily due to low compressive strength. Enhancement of the compressive strength of pultruded thermoplastic composites is achieved by improving the yield strength of the surrounding matrix in shear and reducing fiber misalignment in the composite through optimization of manufacturing process variables. The dispersed platelets are typically one micron in length but only a nanometer in thickness. A single-screw extruder was used to facilitate nanoclay dispersion in PP. This new family of materials exhibits enhanced stiffness and strength of the matrix material, through the inclusion of exfoliated nano-scale montmorillonite particles in the fabrication of resin pre-impregnated (prepreg) glass fiber filaments. After the prepreg was pultruded to form a composite laminate, uniaxial compression tests were performed to determine compression strength of the laminate. Scanning Electron Micrographs (SEM) were taken to examine the failure surfaces. Transmission Electron Microscopy (TEM), were also employed to reveal all nano-scale platelet morphologies, namely exfoliated, intercalated and stacked structures within the samples. Dramatic improvement in compressive strength and compressive modulus were observed with relatively low nanoclay loadings. Compressive strength tests were also performed on aged pultruded PP composite with 0% and 1 % nanoclay loadings, and the data were compared with compressive strength data for unaged specimens. A significant increase (12-20%) in compressive strength was observed after the specimens have been aged for 15 months under ambient conditions. However, a 30% decrease in compressive modulus due to aging was recorded for specimens with 1% clay loading. Multi-scale simulations of nanoclay/polymer interface behavior are currently in progress in order to understand the strength enhancement mechanism.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».