مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی رفتار مکانیکی کامپوزیت های اپوکسی- الیاف کربن حاوی مواد خودترمیم انیدریدی تحت بارگذاری کششی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 استادیار دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
میکروترک های عمقی از آسیب های عمده در کامپوزیت ها هستند که در صورت مشاهده آنها باید سازه را جایگزین نمود. به منظور رفع این عیوب از پدیده خودترمیمی که از سیستم های بیولوژیکی همانند شبکه آوندی در گیاهان یا شبکه مویرگی در جانوران الهام گرفته شده، می توان استفاده کرد. در این پژوهش با بهره گیری از سیستم خودترمیمی یک بعدی، به ترمیم میکروترک ها و آسیب های ایجاد شده در یک سازه کامپوزیتی پرداخته شد. بدین منظور از چند سری میکرولوله های شیشه ای برای ایجاد مکانیزم ترمیم شوندگی استفاده شد. این میکرولوله ها با نوعی ماده ترمیم کننده شامل رزین به همراه هاردنر انیدریدی پر شدند. با برخورد ترک ها به میکرولوله ها، لوله ها شکسته شده و ماده خودترمیم درون آنها در محل آسیب جریان پیدا کرد و با گذشت زمان باعث حذف آسیب شد. هدف از پژوهش حاضر بررسی کسر حجمی مناسب برای ماده خودترمیم و زمان مطلوب برای مشاهده پدیده ترمیم شوندگی است. بدین منظور میکرولوله های شیشه ای حاوی مواد ترمیمی انیدریدی با کسرهای حجمی 0.75، 1.65 و 2.5 درصد در کامپوزیت های اپوکسی–الیاف کربن تعبیه شدند. خواص کششی نمونه ها با گذشت زمان های مختلف پس از ایجاد آسیب بررسی شد. بیشترین مقدار بازیابی استحکام کششی به میزان 89 درصد برای نمونه حاوی 1.65 درصد حجمی ماده ترمیمی مشاهده شد. همچنین بررسی های مربوط به کرنش نشان داد که حضور میکرولوله ها باعث کاهش کرنش شکست در نمونه ها شده که با افزایش زمان ترمیم، کرنش شکست نیز بهبود می یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

An experimental investigation on the tensile behavior of epoxy/carbon fibers composites containing anhydride self-healing material

نویسندگان English

Amin Sari 1
Reza Eslami Farsani 2
Mohammad Reza Zamani 1
چکیده English

In the case of presence of deep micro-cracks within the composite structures, they must be replaced. The self-healing phenomenon which is inspired from the biological systems such as vascular networks in plants or capillary networks in animals, is an appropriate strategy to control the defects and micro-cracks. In the present research, by taking accounts the advantages of self-healing concept, an attempt has been made to control the micro-cracks and damages which were created in composite structures. To do so, series of micro glass tubes were employed to provide a self-healing system. These micro-tubes were filled with epoxy resin/anhydride hardener as a healing agent. When the structure is subjected to loading conditions, some damages or micro-cracks are created. In this situation, the micro glass tubes will rupture and the healing agent flows in the damage area, leading to the elimination of the defects over a time span. The aim of this study is to find out the appropriate self-healing material volume fraction and healing time to obtain an efficient healing. For this purpose, glass micro-tubes containing various healing agent loadings of 0.75, 1.65 and 2.5 vol.% were incorporated in epoxy-carbon fibers composites and the tensile behavior of the specimens were assessed during different time span from defect creation. The highest tensile strength recovery of 89% was observed for the specimen with 1.65 vol.% healing agent. Also the results show presence of micro tube decrease the fracture strain and over the time span fracture strain recovered.

کلیدواژه‌ها English

Epoxy-carbon fibers composites
Self-Healing phenomenon
Anhydride hardener
Tensile strength