مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی آزمایشگاهی رشد تورق در مود I کامپوزیت‌های لایه‌ای ساخته شده از الیاف بافته شده/اپوکسی با فصل مشترک θ//0

نویسندگان
مجید خراط زاده خوراسگانی 1
محمود مهرداد شکریه 2
مظاهر سلامت طلب 3
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 استاد دانشگاه علم و صنعت ایران دانشکده مهندسی مکانیک،
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک
چکیده
در این تحقیق، اثر زاویه الیاف فصل مشترک بر روی چقرمگی شکست شروع و پایا در کامپوزیت‌‌های تقویت شده با الیاف بافته شده‌‌ی ساده با لایه چینی [012//012]، [011/30//0/011] و [011/45//0/011] تحت مود I تورق مورد بررسی قرار می‌گیرد. این نوع لایه‌‌چینی به منظور حذف اثرات لایه‌‌های دور دست فصل مشترک تورق، بر روی چقرمگی شکست نمونه‌‌ تیر دولبه یکسرگیردار انتخاب گردیده است. نمونه‌‌ها با استفاده از روش لایه‌چینی دستی ساخته شده‌‌اند و آزمایش شکست نمونه‌‌های ساخته شده با استفاده از دستگاه SANTAM STM-150 و مطابق با استاندارد ASTM انجام گرفته است. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که تغییر در زاویه‌‌ی بین وجهی صفحه‌‌ی ترک، تاثیر ناچیزی بر روی چقرمگی شکست شروع و پایای کامپوزیت‌‌های بافته شده با بافت ساده دارد. بررسی‌های آزمایشگاهی از سطوح شکست، نشان از تأثیر مکانیزم‌های مختلف بر روند رشد تورق در این نمونه‌ها داشته است که در این بین رشد ترک در صفحه‌‌ی بین رزین و الیاف یکی از مکانیزم‌های اصلی افزایش چقرمگی شکست در این نمونه‌ها می‌باشد. همچنین مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد که برخلاف کامپوزیت‌های تک‌جهته، در نمونه‌های DCB بافته شده، پل‌زنی الیاف مکانیزم غالب در افزایش چقرمگی شکست در طول فرآیند رشد تورق نمی‌باشد.
کلیدواژه‌ها
زاویه الیاف فصل مشترک
کامپوزیت تقویت شده با الیاف بافته شده ساده
چقرمگی شکست شروع و پایا
تیر یکسرگیردار دو لبه

موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental investigation of delamination growth in laminated composites made of woven fabric/epoxy with 0//θ Interface

نویسندگان English

Majid Kharratzadeh-Khorasgani 1
Mazaher Salamat-talab 3
1 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology
3 School of Mech eng, Arak Univ
چکیده English

In this study, the effect of delamination interface fiber angle orientation on the initiation and propagation fracture toughness of plain woven composites with stacking sequences of [012//012], [011/30//0/011] and [011/45//0/011] under mode I loading were investigated. These stacking sequences are chosen in order to eliminate the effect of the remote ply orientation on the delamination behavior of the double cantilever beam (DCB) specimens. Samples were manufactured by the wet hand lay-up method and fracture tests were conducted on specimens using the universal testing machine (SANTAM STM-150) according to ASTM standard. The experimental results showed that the interface ply orientation had a negligible effect on magnitudes of the initiation and propagation fracture toughness of plain woven composites due to delamination propagation in the resin-fiber interface of delamination interface. Experimental investigations of the fracture surface have shown the effect of different mechanisms on the delamination propagation, which crack propagation in the resin-fiber interface is one of the main mechanisms for increasing the fracture toughness in these specimens. In addition, the experimental evidence revealed that the fiber bridging was not the main mechanism of increasing fracture toughness during the delamination propagation, unlike the unidirectional DCB specimens.

کلیدواژه‌ها English

Interface fiber angle
plain woven composites
initiation and propagation fracture toughness
Double cantilever beam
[1] J. G. Funk, J. W. Deaton, The Interlaminar Fracture Toughness of Woven Graphite/Epoxy Composites, NASA Tech Paper.
[2] J. G. Funk, G. F. Sykes, The effects of radiation on the interlaminar fracture toughness of a graphite/epoxy composite, Journal of Composites, Technology and Research, Vol. 8, No. 3, pp. 92-97, 1986.
[3] T. Ebeling, A. Hiltner, E. Baer, I. Fraser, M. Orton, Delamination failure of a woven glass fiber composite, Journal of composite materials, Vol. 31, No. 13, pp. 1318-1333, 1997.
[4] T. Ebeling, A. Hiltner, E. Baer, I. Fraser, M. Orton, Delamination failure of a single yarn glass fiber composite, Journal of composite materials, Vol. 31, No. 13, pp. 1302-1317, 1997.
[5] W. Bascom, J. Bitner, R. Moulton, A. Siebert, The interlaminar fracture of organic-matrix, woven reinforcement composites, Composites, Vol. 11, No. 1, pp. 9-18, 1980.
[6] J.-K. Kim, M.-L. Sham, Impact and delamination failure of woven-fabric composites, Composites Science and Technology, Vol. 60, No. 5, pp. 745-761, 2000.
[7] B. Briscoe, R. Court, D. Williams, The effects of fabric weave and surface texture on the interlaminar fracture toughness of aramid/epoxy laminates, Composites science and technology, Vol. 47, No. 3, pp. 261-270, 1993.
[8] S. Bazhenov, Strong bending in the DCB interlaminar test of thin, E-glass woven-fabric-reinforced laminates, Composites, Vol. 22, No. 4, pp. 275-280, 1991.
[9] Y. Wang, D. Zhao, Characterization of interlaminar fracture behaviour of woven fabric reinforced polymeric composites, Composites, Vol. 26, No. 2, pp. 115-124, 1995.
[10] N. Alif, L. A. Carlsson, L. Boogh, The effect of weave pattern and crack propagation direction on mode I delamination resistance of woven glass and carbon composites, Composites Part B: Engineering, Vol. 29, No. 5, pp. 603-611, 1998.
[11] P. Suppakul, S. Bandyopadhyay, The effect of weave pattern on the mode-I interlaminar fracture energy of E-glass/vinyl ester composites, Composites Science and Technology, Vol. 62, No. 5, pp. 709-717, 2002.
[12] P. Navarro, J. Aubry, F. Pascal, S. Marguet, J. Ferrero, O. Dorival, Influence of the stacking sequence and crack velocity on fracture toughness of woven composite laminates in mode I, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 131, pp. 340-348, 2014.
[13] E. Triki, B. Zouari, F. Dammak, Dependence of the interlaminar fracture toughness of E-Glass/Polyester woven fabric composites laminates on ply orientation, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 159, pp. 63-78, 2016.
[14] D. Fanteria, L. Lazzeri, E. Panettieri, U. Mariani, M. Rigamonti, Experimental characterization of the interlaminar fracture toughness of a woven and a unidirectional carbon/epoxy composite, Composites Science and Technology, Vol. 142, pp. 20-29, 2017.
[15] ASTM D3039, Standard test method for tensile properties of polymer matrix composite materials: ASTM International, 2008.
[16] ASTM D790, Standard test methods for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating materials, 2007.
[17] ASTM, D5528-94a, Standard test method for Mode I interlaminar fracture toughness of unidirectional fiber-reinforced polymer matrix composites, Annual book of ASTM standards, Vol. 15, 1994.
[18] M. Shokrieh, M. Salamat-talab, M. Heidari-Rarani, Dependency of bridging traction of DCB composite specimen on interface fiber angle, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2017.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 9
دی 1397
صفحه 26-32