بررسی نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود II کامپوزیت‌های شیشه/اپوکسی تقویت شده با لایه‌ی میانی پلی وینیل الکل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

2 دانشیار، گروه علوم پایه، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

doi
10.22034/ijme.2024.455742.1950
چکیده

با توجه به نیاز روز افزون صنعت به موادی با ویژگی‌های مکانیکی مطلوب و همچنین نسبت استحکام به وزن بالا، استفاده از کامپوزیت‌ها‌ی لایه‌ای، بیش از هر زمان دیگری محبوبیت پیدا کرده است. با این وجود، با توجه به خواص خارج از صفحه‌‌ایِ ضعیف و عدم چسبندگی مناسب در سطح مشترک لایه‌‌های کامپوزیتی، این مواد مستعد عیوبی همچون تورق، می‌باشند. لذا در پژوهش حاضر سعی در بهبود نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود II در کامپوزیت‌های شیشه/اپوکسی، با استفاده از روش میان‌لایه گذاری و بهره‌گیری از لایه‌ی میانیِ برق­ ریسی شده از پلی وینیل الکل، شده است. بدین منظور نمونه‌های خمشی با شیار انتهایی، به صورت لایه­ چینی دستی آماده شدند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که استفاده از لایه‌ی میانی پلی وینیل الکل، منجر به افزایش 177 درصدی در چقرمگی شکست شروع و 36 درصدی در چقرمگی شکست رشد شده است. دلیل این امر بهبود چسبندگی در سطح مشترک لایه‌های کامپوزیت و جلوگیری از لغزش آسان آن ­ها بر روی یکدیگر می‌باشد. همچنین بررسی سطح شکست نمونه‌های خمشی با شیار انتهایی، نشان داد که استفاده از لایه‌ی میانی منجر به تغییر مکانیزم شکست، از گسیختگی در فصل مشترک لایه و رزینِ بین لایه‌ای به گسیختگی در رزینِ بین لایه‌ای و نهایتاً ایجاد سطح شکستی زبرتر، نسبت به نمونه‌ی بدون میان‌لایه شده است. لازم به ذکر است که تحلیل نمودار مقاومت در برابر رشد ترک و مقایسه‌ی نرخ رهایی انرژی کرنشی حاصل شده از دو روش تحلیلیِ CCM و CBBM، نشان از تطابق مطلوب نتایج این دو روش داشت.