بررسی چقرمگی شکست مود یک بین لایه‌ای در ورق های کامپوزیتی موج‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی کرمانشاه

چکیده

در این پژوهش جدایش بین لایه ای ورق های کامپوزیتی موجدار ساخته شده از الیاف شیشه تک جهته و رزین پلی‌استر مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با فرآیند لایه چینی دستی و مطابق با استاندارد ASTM-D5528 ساخته شده و با استفاده از تست‌های آزمایشگاهی، نرخ انرژی کرنشی آزاد شده در مود یک با روش‌های رایج در زمینه شکست بین لایه ای، برای نمونه های موج دار کامپوزیتی محاسبه شده است. همچنین به کمک نرم افزار آباکوس و با خواص مکانیکی الیاف تک جهته شیشه/پلی استر، شبیه سازی نمونه ها بعنوان تیر یکسرگیردار دولبه انجام شده و نتایج حل عددی نیز بدست آمده است. سطوح شکست نمونه های آزمایشگاهی با میکروسکوپ الکترونی روبشی تحلیل و بررسی شده‌ است و نمودارهای نیرو-جابه‌جایی حاصل از تست‌های آزمایشگاهی و شبیه سازی‌های عددی جهت بررسی رفتار ماده و محاسبه نرخ انرژی کرنشی آزاد شده برای نمونه های مختلف با سه طول پیش ترک ایجاد شده مورد مقایسه قرارگرفته است. نتایج نشان می‌دهد که ورق های موجدار در مقایسه با ورق های تخت، از مقاومت به رشد ترک بالاتر، نرخ انرژی کرنشی آزاد شده و چقرمگی شکست بین لایه ای بیشتری برخوردارند و نمونه چهار موج در طول ترک 60 و 65 میلیمتر دارای بالاترین مقدار نرخ انرژی کرنشی آزاد شده به ترتیب برابر 963.77 و 705.95 ژول بر متر مربع می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of interlaminar mode-I fracture toughness of corrugated composite plates

نویسندگان [English]

  • Mahmood Heshmati
  • Sayed Amir Safipour
Department of Mechanical Engineering, Kermanshah University of Technology, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

In this study, delamination of the corrugated composite plates made of unidirectional glass fibers and polyester resin has been investigated. The samples are fabricated by hand lay-up process based on ASTM-D5528 standard. Using experimental tests, the strain energy release rate in mode I has been calculated for composite corrugated specimens by the prevalent method of interlaminar failure. Also, the samples were simulated as a double cantilever beam by Abaqus software and the mechanical properties of unidirectional glass/polyester composite and the results of numerical solution are also obtained. Fracture surfaces of experimental samples were analyzed by scanning electron microscope. Force-displacement curves obtained from experimental and numerical methods have been campred to find the material behavior and calculate the strain energy release rate for different samples with three pre-crack lengths. The results show that the corrugated composite plates have a higher interlaminar fracture toughness rather than flat samples and the four-wave sample with a crack length of 60 and 65 mm has the highest values of the strain energy rate released, equal to 963.77 and 705.95 , respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Corrugated composite plates
  • delamination
  • Fracture Toughness
  • strain energy
  • failure mode I