Εισαγωγή στη Μηχανική Συνθέτων Υλικών

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ   

Η Φύση των Συνθέτων Υλικών: Πολυμερικές Μήτρες: Τρόποι Ταξινόμησης των Πολυμερών. Θερμοπλαστικά και Θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή. Μορφολογία των Πολυμερών. Μικροδομή. Επίδραση της Παραμόρφωσης στην Μορφολογία των Πολυμερών. Μηχανολογικά Πλαστικά. Σύνθετα Υλικά. Δομικός Αφρός. Ελαστομερή. Πολυμερικά Μίγματα. Υγροί Πολυμερικοί Κρύσταλλοι. Τυπικά Χαρακτηριστικά Μερικών Σημαντικών Πλαστικών. Η Σύγχρονη Τεχνολογία των Πλαστικών και των Συνθέτων Υλικών – Δυνατότητες και Προοπτικές στην Ελληνική Βιομηχανία. Ιδιότητες και Εφαρμογές Μηχανολογικών Θερμοπλαστικών. Η Βιομηχανία των Πλαστικών. Μηχανική των Υλικών. Μηχανική Συμπεριφορά των Πολυμερών:Τάση, Εξισώσεις Μετασχηματισμού των Παραμορφώσεων. Βασικές Εξισώσεις και Θεωρία της Επίπεδης Ελαστικότητας. Εξισώσεις Πεδίου. Το Επίπεδο Πρόβλημα της Ελαστικότητας. Ελαστική και Βισκοελαστική Συμπεριφορά. Ερπυσμός στα Πλαστικά. Μαθηματική Περιγραφή του Ερπυσμού των Υλικών. Ενισχυτικές Ίνες: Τύποι Ινών. Σύνθετα Ενισχυμένα με Πλεκτές Ίνες: Συνεχείς Ίνες. Ομοεπίπεδες Ίνες Τυχαίου Προσανατολισμού. Κατανομή του Μήκους των Ινών. Κατανομή Προσανατολισμού των Ινών. Κενά (Voids). Η Διεπιφάνεια Ίνας – Μήτρας: Πρόσφυση δύο Υλικών. Ελαστική Συμπεριφορά Ινωδών Συνθέτων Υλικών: Ελαστικές Ιδιότητες μίας Στρώσης με Παράλληλες Ίνες. Ελαστικές Ιδιότητες μίας Στρώσης με Ίνες Μεγάλου Μήκους και Τυχαίου Προσανατολισμού. Κατανομή των Τάσεων και των Παραμορφώσεων κατά μήκος μίας Ίνας. Ελαστικές Ιδιότητες Κοντόϊνων Συνθέτων Υλικών. Το Μοντέλο Σωρευτικής Εξασθένησης. Αλληλεπίδραση Μεταξύ Ρωγμών και Ινών. Εξόλκηση των Ινών (fibre pull-out). Αντοχή σε Εφελκυσμό κατά την Εγκάρσια Διεύθυνση.

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ   

Κατανόηση της φύσης των σύνθετων υλικών ως βάση για τη βελτίωση των ιδιοτήτων, των μεθόδων κατασκευής και του σχεδιασμού των προϊόντων που κατασκευάζονται από αυτά τα υλικά. Αν και η έμφαση δίνεται στις ιδιότητες των σύνθετων υλικών στο σύνολό τους, απαιτείται η γνώση των ιδιοτήτων των επιμέρους συστατικών: της ίνας, της μήτρας και της διεπιφάνειας μεταξύ της ίνας και μήτρας. Οι φοιτητές κατανοούν επίσης την ουσία της τεχνολογίας των σύνθετων υλικών, η οποία είναι η δυνατότητα να τοποθετούνται ισχυρές άκαμπτες ίνες στη σωστή θέση, με τον σωστό προσανατολισμό με το σωστό κλάσμα όγκου. Αρχικά, ο σπουδαστής μαθαίνει για την ταξινόμηση και τον ορισμό των σύνθετων υλικών καθώς και για τη σχέση μεταξύ σύνθετων υλικών και των πιο παραδοσιακών μηχανολογικών υλικών καθώς και των μεθόδων κατασκευής προϊόντων κατασκευασμένων από σύνθετα υλικά. Στη συνέχεια, οι φοιτητές προχωρούν στις ιδιότητες των ινών και των μητρών και στη σχέση τους με τη μικροδομή και τις συνθήκες επεξεργασίας. Η έννοια της διεπιφάνειας μήτρας-ίνας και οι μέθοδοι μέτρησης της αντοχής του δεσμού παρουσιάζονται επίσης στους φοιτητές. Στη συνέχεια παρουσιάζονται στους φοιτητές οι γεωμετρικές έννοιες των σύνθετων υλικών με ιδιαίτερη αναφορά στην πυκνότητα των ινών, την κατανομή μήκους ινών, τον προσανατολισμό των ινών σε 2D και 3D, τα κενά μέσα στη δομή του συνθέτου, κλπ. Στη συνέχεια, οι φοιτητές μαθαίνουν για τις ελαστικές ιδιότητες μίας στρώσης UD και συγκρίνουν τις θεωρητικές προβλέψεις με τα πειραματικά αποτελέσματα διαφόρων συστημάτων ίνας-ρητίνης. Τέλος, μελετώνται και παρουσιάζονται οι ελαστικές ιδιότητες ενός πολυστρωματικού υλικού χρησιμοποιώντας την κλασική θεωρία των πολυστρώτων πλακών. Οι μαθητές μαθαίνουν επίσης για τα κοντόινα σύνθετα υλικά , τα κοκκώδη σύνθετα καθώς και τα υβριδικά σύνθετα υλικά. Μια σειρά διαλέξεων είναι αφιερωμένη στη δυναμική μηχανική συμπεριφορά των σύνθετων υλικών, τη θερμική και μηχανική κόπωση, την απορρόφηση νερού, τη μηχανική θραύσης και τη διάδοση των ρωγμών, καθώς και διάφορα άλλα ειδικά θέματα τα οποία ανανεώνονται κάθε χρόνο.