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Materials Engineering

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Matériaux composites à matrice céramique et leurs propriétés de flexion

Vue d'ensemble

Source: Sina Shahbazmohamadi et Peiman Shahbeigi-Roodposhti-Roodposhti, School of Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT

Les os sont des composites, faits d'une matrice céramique et de renforts en fibres polymères. La céramique apporte une résistance compressive, et le polymère fournit une résistance tendue et flexurale. En combinant des matériaux en céramique et en polymère en différentes quantités, le corps peut créer des matériaux uniques adaptés à une application spécifique. En tant qu'ingénieurs biomédicaux, avoir la capacité de remplacer et de reproduire l'os en raison d'une maladie ou d'une blessure traumatique est une facette vitale de la science médicale.

Dans cette expérience, nous allons créer trois composites de céramique-matrice différents avec plâtre de Paris (qui est un composé de sulfate de calcium), et leur permettre de subir un test de flexion à trois points afin de déterminer quelle préparation est la plus forte. Les trois composites sont les suivants : l'un composé uniquement de plâtre de Paris, l'autre avec des éclats de verre hachés mélangés dans une matrice de plâtre et enfin une matrice de plâtre avec un réseau de fibre de verre intégré en elle.

Procédure

1. Faire un échantillon de plâtre ordinaire

  1. Obtenir un moule en caoutchouc bleu de l'instructeur. Chaque moule peut faire 3 échantillons en forme de barre, la taille de chaque barre est d'environ 26 mm dans la largeur, 43 mm dans la longueur, et 10 mm dans l'épaisseur.
  2. Peser 40 grammes de poudre de plâtre sec dans une tasse en papier. Ajouter lentement 20 ml d'eau déionisée et remuer la boue avec un bâton en bois, jusqu'à ce qu'une consistance lisse soit atteinte. Procédez immédiatement à l'ét

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Résultats

L'objectif global de la série de tests susmentionnés est de comparer les différentes caractéristiques physiques entre les différents substituts osseux composites. La résistance et la contrainte flexurales doivent être calculées à l'aide des équations 4 et 5, respectivement. Le stress et la tension pour chaque échantillon seront tracés dans MATLAB. De là, la résistance flexurale maximale et la contrainte flexurale correspondante peuvent être trouvées pour chaque ensemble de...

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Applications et Résumé

Cette expérience a été conçue pour étudier la résistance flexurale sur trois types différents de matériaux composites. Nous avons fabriqué trois spécimens avec différents matériaux de renfort. La matrice était en plâtre de Paris (un composé de sulfate de calcium), et nous avons utilisé des fibres de verre hachées et du ruban adhésif en fibre de verre comme renforts. Nous avons effectué le test de flexion en 3 points sur les spécimens fabriqués, et analysé les données obtenues, comparant les propri?...

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