25779

تاثير سيكل هاي حرارتي بر چقرمگي شكست بين لايه اي چندلايه هاي تك جهته كربن/اپوكسي در مد اول و دوم

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا- سازه‌هاي هوايي

1396

1400/1/25

فتح اله طاهري بهروز

مهندسي مكانيك

استفاده روزافزون از مواد كامپوزيتي در سازه هايي كه تحت شرايط مختلف دمايي و محيطي از قبيل سيكل حرارتي واقع مي شوند سبب شده است تا بررسي رفتار اين مواد تحت شرايط مختلف محيطي اهميت يابد. در اين پژوهش، به منظور بررسي تاثير سيكل حرارتي بر چقرمگي شكست بين لايه اي مد يك و دو تورق چند لايه كامپوزيتي كربن/اپوكسي با پارچه تك جهته از آزمون هاي نمونه تير دولبه اي يك سرگيردار (DCB) و نمونه خمشي با شكاف انتهايي (ENF) استفاده شده است. قطعات به روش لايه چيني دستي به كمك پمپ خلاء ساخته شده است. نمونه هاي ساخته شده تحت سيكل حرارتي سرمايش-گرمايش در محدوده 30- تا 65+ درجه سانتيگراد و به تعداد 175 سيكل قرار گرفته اند. سپس آزمايش شكست بر روي آن ها صورت گرفته و رفتار شكست آنها با نمونه هاي دماي اتاق مقايسه شده است. همچنين سطح ترك با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني تصويربرداري شده و مكانيسم رشد ترك در نمونه هاي دماي اتاق و تحت سيكل حرارتي مورد مقايسه و تحليل قرار گرفته است. نتايج آزمايشگاهي نشان مي دهند كه سيكل حرارتي موجب تغيير در مكانيسم رشد ترك و افت چقرمگي شكست بين لايه اي مد يك و دو نسبت به نمونه هاي دماي اتاق شده است. چقرمگي شكست شروع و رشد ترك در نمونه هاي DCB به ترتيب 5.7 و 14.3 درصد و در نمونه هاي ENF به ترتيب 15.5 و 12.2 درصد كاهش يافته است.

1400/10/10

Thermal Cycle Effect on Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Carbon Epoxy Composites in Mode I and II

4/14/2022 12:00:00 AM

Increasing use of composite materials in structures that are under different thermal and environmental circumstances such as thermal cycles has increased the importance of the analysis of these materials’ behavior in different circumstances. In this research, Double Cantilever Beam (DCB) and End Notched Flexure (ENF) tests are used to investigate thermal cycle effect on mode I and II fracture toughness of carbon/epoxy unidirectional composite laminates. Plates has been made with the method of hand lay-up using vacuum pump and has been put under 175 thermal cycles in the range of -30 °C to +65°C. Then fracture tests are performed on them and their fracture behavior has been compared with room temprature specimens. Pictures crack surfaces that has been taken by optical microscope and scanning electron microscope and has been studied. Test results shows that thermal cycle changes the crack growth mechanism and decreases the mode I and II interlaminar fracture toughness compared to room temprature specimens. The initiation and propagation fracture toughness has decreased 5.7% and 14.3% for DCB specimens and 15.5% and 12.2% for ENF specimens.