An Investigation into the Deep Drawing of Fiber-metal Laminates based on Glass Fiber Reinforced Polypropylene

چند لايه هاي فلز-كامپوزيت نوع جديدي از مواد كامپوزيتي هستند كه مي توانند معايب كامپوزيت هاي مرسوم را از لحاظ نرمي، شكل پذيري، ضربه پذيري و حاشيه خرابي بهبود بخشند. رفتار كششي يك چند لايه فلز كامپوزيتي گرمانرم شامل هسته چند لايه كامپوزيتي با پايه پلي پروپيلن تقويت شده با الياف شيشه و لايه بيروني آلومينيوم 1200-O بررسي شده است. تاثير متغيرهاي فرايند شامل نيروي ورق گير، دما، قطر و ضخامت نمونه روي رفتار كششي فلز-كامپوزيت مطالعه شده است. براي كاهش تعداد آزمايش ها و بررسي متغيرهاي فرايند روي ماكزيمم نيروي شكل دهي و چروكيدگي نمونه-ها، از طراحي آزمايش ها استفاده شده است. نتايج آزمايش ها نشان دادند كه تاثيركلي نيروي ورق-گير روي واماندگي فلز-كامپوزيت و اثر قطر نمونه و ضخامت نمونه يك فلز-كامپوزيت در كشش عميق مشابه تاثير اين متغيرها برروي فلزات رايج مي باشد. علاوه بر آن، نتايج نشان دادند كه براي حذف چروكيدگي، اثر همزمان دما و نيروي ورق گير به ميزان بالايي مورد نياز است. ثابت هاي مهندسي كامپوزيت با پايه پلي پروپيلن تقويت شده با الياف شيشه با استفاده از تيوري تير تيموشنكو به دست آمدند. شبيه سازي عددي با نرم افزار اجزا محدود آباكوس انجام و مطابقت مناسبي بين نتايج تجربي و شبيه سازي مشاهده شد.

Fiber-metal laminates (FMLs) are new type of composite materials which could improve defects of traditional composites in ductility, formability, impact and damage tolerance. Drawing behavior of a thermoplastic based FML consisting of glass-fiber reinforced polypropylene laminate as the core and aluminum AA1200-O as skin layers was investigated. The effects of process variables consisting of blank-holder force, temperature, blank diameter and blank thickness on the forming behavior of the FML were studied. To reduce the number of experiments and investigate process variables on maximum drawing force and wrinkling of specimens, design of experiments was used. The experimental results were indicated that the general effects of blank-holder force on the failure mode in FMLs and the effects of blank diameter and blank thickness of a FML in deep drawing was similar to custom metals. Furthermore, results demonstrated that a high interaction between temperature and blank-holder force was required to remove the wrinkling. Engineering constants of GFRP were obtained using Timoshenko’s beam theory. Numerical simulations were performed by the finite element software, ABAQUS, and a good agreement was observed between the numerical and experimental data.