مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی نفوذ شبه استاتیکی نفوذ کننده با هندسه‌های مختلف، درون چندلایه کامپوزیتی شیشه - اپوکسی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه تربیت مدرس
3 استادیار / دانشگاه تفرش
چکیده
در این تحقیق، تأثیر هندسه نفوذ کننده بر فرآیند نفوذ شبه استاتیکی در کامپوزیت لایه‌ای شیشه/ اپوکسی با الیاف بافته شده، به شکل تجربی، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. آزمایش‌های نفوذ با نرخ بارگذاری پایین، توسط نفوذ کننده‌های استوانه‌ای با شش هندسه دماغه تخت، نیم‌کروی، مخروطی با زاویه دماغه‌های 37 و 90 درجه و اجیوال با شعاع کالیبر 1.5 و 2.5، انجام شده و رفتار چندلایه کامپوزیتی، از جمله میزان جذب انرژی، نیروی تماسی، مکانیزم‌های گسیختگی و نیروی اصطکاک، برای نفوذ کننده‌های مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. ماده مرکب با 18 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 45 درصد و به روش لایه چینی دستی تولید شده است. بررسی نتایج نشان می‌دهند که منحنی نیرو- جابجایی نفوذ کننده، در حالت کلی، از پنج ناحیه تشکیل می‌شود که وابسته به شکل هندسی دماغه نفوذ کننده، در برخی از نفوذ کننده‌ها تعدادی از این نواحی دیده نمی‌شوند و یا طویل‌تر یا کوتاه‌تر می‌گردند. بیشترین نیروی تماسی را نفوذ کننده‌های کند ارائه می‌کنند. نفوذ کننده اجیوال با شعاع کالیبر 2.5 به نیروی کمتری برای نفوذ کامل به درون کامپوزیت نیازمند است و از این جهت بهترین عملکرد را نشان می‌دهد. مقایسه انرژی جذب شده نشان می‌دهد که در یک جابجایی (عمق نفوذ) یکسان، هدف کامپوزیتی انرژی بیشتری از نفوذ کننده‌های کندتر جذب می‌کند. نفوذ کننده مخروطی ˚37 بیشترین انرژی را برای نفوذ کامل نیاز دارد که مقدار آن 2.6 برابر انرژی مورد نیاز نفوذ کننده تخت است. طول دماغه بیشتر، افزایش جابجایی تا نفوذ کامل را به همراه دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental investigation of quasi-static perforation on laminated glass epoxy composites by indenters with different geometries

نویسندگان English

Erfan Mehrabani Yeganeh 1
Gholam Hossein Liaghat 2
Mohammad Hossein Pol 3
چکیده English

This paper, experimentally evaluates the effects of indenter geometry on quasi-static perforation process of laminated woven glass epoxy composites. Low loading rate tests were performed, using six indenters with blunt, hemispherical, conical (cone angle of 37˚ and 90˚) and ogival (caliber radius head of 1.5 and 2.5) nose shapes. Composite behaviors like energy absorption, contact force, failure mechanisms and friction force were investigated for different indenter shapes. Hand lay-up method has been used to manufacture composite targets with 18 layers of 2D woven glass fibers of 45% fiber volume fraction. The epoxy system is made of epon 828 resin with jeffamine D400 as the curing agent. The results show that the load displacement curve is divided to five areas. Some of these areas may have higher or lower magnitude, depending on indenter nose shape. The highest contact force is exhibited by unsharpened indenter. The lowest contact force and so the best performance is seen in ogival (CRH=2.5) indenter. Comparing absorbed energies shows that for an identical dent depth, the amount of absorbed energy is major for unsharpened indenters. The 37˚ conical indenter needs the highest energy for perforation, which is 2.6 times more than blunt indenter’s.

کلیدواژه‌ها English

Quasi-static perforation
indenter geometry
Contact Force
energy absorption
laminated woven composite