مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی جدایش بین لایه‌ای در چندلایه‌های کامپوزیتی تحت بارگذاری شبه استاتیکی و خستگی با روش نشرآوایی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک
2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، داشکده مهندسی مکانیک
3 دانشیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مکانیک
4 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی هوافضا، استاد تمام
چکیده
علی‌رغم خواص مکانیکی بسیار مطلوب کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با الیاف، امکان ایجاد انواع خرابی‌ها در این مواد وجود دارد. جدایش بین‌لایه‌ای شایع‌ترین مکانیزم خرابی در چند‌لایه‌های کامپوزیتی بوده که تحت بارگذاری شبه‌استاتیکی و خستگی ایجاد می‌شود. هدف از پژوهش حاضر، بررسی رفتار‌ مکانیکی و نشر‌آوایی جدایش بین لایه-ای در کامپوزیت‌های چند لایه شیشه/ اپوکسی تحت بارگذاری شبه‌استاتیکی و خستگی مود I است. بدین منظور، ابتدا نمونه‌های استاندارد با دو نوع لایه چینی تک جهته و بافته شده تحت بارگذاری شبه استاتیکی مود I قرار گرفته، رفتار جدایش بین لایه‌ای در نمونه‌ها بررسی شد و مقادیر چقرمگی شکست بین لایه‌ای آن‌ها تعیین گردید. با استخراج اطلاعات مناسب از آزمون شبه‌استاتیکی، نمونه‌ها تحت بارگذاری خستگی قرار گرفتند. سپس رفتار مکانیکی و نشرآوایی نمونه‌های تحت بارگذاری خستگی بررسی شد. رابطه‌ای خطی بین انرژی تجمعی نشرآوایی و رشد ترک خستگی ارائه گردید و با استفاده از رابطه حاصل منحنی رشد ترک خستگی با روش نشرآوایی پیش‌بینی شد. در ادامه، از روش نشرآوایی برای پیش‌بینی منحنی تغییرات نرخ آزاد شدن انرژی کرنشی و منحنی نرخ رشد ترک خستگی استفاده شد. نتایج حاصل از روش نشرآوایی مطابقت مطلوبی با نتایج حاصل از استاندارد داشت. نتایج این پژوهش، نشان می‌دهد که روش نشرآوایی می‌تواند به عنوان ابزاری مناسب برای پایش سلامت سازه‌های کامپوزیتی تحت انواع بارگذاری‌های شبه‌استاتیکی و خستگی به کار رود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of delamination in laminated composites under quasi-static and fatigue loading conditions by acoustic emission

نویسندگان English

Mir Mohammad Mousavi Nasab 1
Milad Saeedifar 2
Mehdi Ahmadi Najafabadi 3
Hossein Hosseini Toudeshky 4
چکیده English

Despite the fact that fiber reinforced plastic composites have excellent mechanical properties, various failure mechanisms can be occurred in these materials. Delamination is the most common failure mode in laminated composites that can be occurred under quasi-static and fatigue loading conditions. The present study is concerned with the investigation of mechanical and Acoustic Emission (AE) behavior of delamination in glass/epoxy composites under mode I quasi-static and fatigue loading conditions. First, the unidirectional and woven specimens were subjected to mode I quasi-static loading. The behavior of the delamination in the specimens was investigated and interlaminar fracture toughness of the specimens was calculated. Then, according to the information that obtained from quasi-static loading, the similar specimens were subjected to the fatigue loading. The mechanical and AE behavior of the delamination under fatigue loading was investigated. A linear relationship was established between cumulative AE energy and fatigue crack growth and fatigue crack growth curve was predicted using the AE method. Then, energy release rate variations curve and fatigue crack growth rate diagram were predicted using AE method. The predicted results by AE have a good compatibility with the visually based data that recommended by standard. The results indicate that, the AE method has good applicability for health monitoring of composite structures that subjected to quasi-static and fatigue loading conditions.

کلیدواژه‌ها English

Delamination
Acoustic emission
Fatigue Loading