بررسي آزمايشگاهي جذب انرژي در چند لايه هاي فلز- الياف شيشه تقويت‌شده با نانولوله هاي كربني تحت ضربه سرعت پايين

An experimental investigation of energy absorption in GLARE fiber metal laminates reinforced by CNTs under low velocity impact

آسيب در برابر ضربه، يكي از مهم‌ترين انواع آسيب‌ها در سازه‌هاي هوايي است كه مي‌تواند به‌ دلايل مختلفي به‌ وجود آيد. از آن جمله مي‌توان به ضربه‌هاي سرعت پايين مانند سقوط ابزار حين تعمير و نگه‌داري اشاره نمود. با تركيب آلياژهاي آلومينيوم با كامپوزيت‌ها سازه‌هايي به‌دست مي‌آيند كه ضمن داشتن وزن سبك‌تر، نسبت به آلياژ يك‌پارچه آلومينيوم، مقاومت در برابر آتش و خواص خستگي بهتري دارند. اين سازه‌ها كه چندلايه‌هاي فلز – الياف ناميده مي‌شوند، به‌ عنوان جايگزين مناسب براي آلومينيوم يك‌پارچه در سازه‌هاي هوافضا مطرح شده‌اند. در اين پژوهش مقاومت در برابر ضربه سرعت پايين شارپي در چندلايه فلز – الياف شيشه (گلار)، كه توسط نانولوله‌هاي كربني با درصدهاي مختلف 0.1، 0.2، 0.3 و 0.5 تقويت‌شده‌اند، مورد بررسي قرار گرفته است. در اين مطالعه، از روش آندايز براي آماده‌سازي سطح آلومينيوم استفاده شده است. نتايج حاصل از اين بررسي نشان داد كه با اضافه كردن نانولوله‌هاي كربني چندديواره به گلارها، جذب انرژي ضربه شارپي افزايش مي‌يابد. بررسي‌ها نشان داد كه بيشترين تقويت به‌ازاي 0.3 درصد نانولوله كربني و به ميزان 14.36 درصد اتفاق مي‌افتد. همچنين مقادير مختلف نانولوله كربني سبب ايجاد مدهاي شكست متفاوت در سازه مي-شود.

Impact damage is one of the most important failure types for aircraft structures, which can come from variety of reasons. Such impacts can realistically be predictable for the duration of the life of the aerospace structure and can cause internal damage that is often challenging to identify and can produce rigorous drops in the strength and stability of the structure. By combination of monolithic Aluminum alloys with composites, structures will be achieved that has weight lighter than monolithic aluminum alloys and better fire and fatigue resistance. These structures, that called fiber metal laminates, are developed as a suitable alternative to monolithic aluminum in aerospace structures. In this research, impact resistance of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) /glass aluminum reinforced laminates (GLAREs) is investigated at variety concentrations of 0.1, 0.2, 0.3 and 0.5 wt% of MWNTs. Here, anodizing method is used for preparation of aluminum surface. The results showed that by adding MWNTs to GLAREs, energy dissipation is increased in charpy impact test. Investigation showed maximum energy dissipation at 14.36% in 0.3 wt% of CNTs. Also different fracture modes observed for different concentration of carbon nanotubes.