بررسي اثر نرخ بارگذاري بر تعيين چقرمگي شكست كامپوزيت شيشه/اپوكسي تحت بارگذاري مود يك با استفاده از آكوستيك اميشن

Investigation the Effect of Loading Rates on Fracture Toughness of Loading Mode I in Glass/Epoxy Composite Laminates by Acoustic Emission

جدايش يا ترك خوردگي بين لايه اي يكي از مهم ترين عيوب در مواد كامپوزيتي لايه اي است. وجود اين عيب در يك سازه باعث كاهش استحكام و در نتيجه از كار افتادگي آن سازه مي شود. براي بررسي عوامل موثر در جدايش بين لايه اي نياز به تحليل پارامترهاي موثر در بارگذاري است. در اين مقاله تاثير تغيير نرخ بارگذاري بر مكانيزم خرابي در مود I شكست با استفاده از آكوستيك اميشن براي نمونه هاي تك جهته ساخته شده از الياف شيشه/رزين اپوكسي مورد تحليل و بررسي قرار مي گيرد. ابتدا نمونه هاي كامپوزيتي مطابق استاندارد ساخته شده و با نرخ هاي مختلف جابه جايي تحت بارگذاري قرار داده مي شوند. داده هاي نيرو، جابه جايي و ميزان رشد ترك بر حسب زمان براي نرخ هاي متفاوت بارگذاري براي محاسبه دقيق نرخ آزادسازي انرژي كرنشي علاوه بر اكستنسيومر از دوربين دينو هم استفاده شده است. در اين مقاله روشي با قابليت اطمينان بالا براي ارزيابي جدايش بين لايه اي در كامپوزيت هاي لايه اي با استفاده از روش نشر آوايي پيشنهاد شده است. با مقايسه ديتاهاي مكانيكي و سيگنال هاي آكوستيك اميشن، رفتار مكانيكي به دست آمده براي هر نرخ بارگذاري، مشخص مي شود به طوري كه رفتار مكانيكي ماده كامپوزيتي با تغيير نرخ بارگذاري كاملا متفاوت خواهد بود. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش نرخ بارگذاري، رزين خاصيت الاستيكي خود را از دست داده و نمونه از خود رفتار سختتري نشان داده و كاملا ترد عمل مي كند به گونه اي كه فرآيند خرابي قطعه عوض مي شود. با استفاده از سيگنال هاي آكوستيك اميشين روند خرابي و رشد ترك صحت سنجي شد. مقادير چقرگي شكست حاصل از تجمع سيگنال هاي انرژي آكوستيك اميشن تطابق خوبي با مقادير تجربي داشته است.

Delamination or interlayer cracking is one of the most important imperfections in composite materials. The existence of this defect in a structure reduces the strength and, as a result, disables the structure. To analyze the effective factors in interlayer separation, it is necessary to analyze the effective loading parameters. In this paper, the effect of the change in loading rate on the failure mechanism in I failure mode was analyzed using an acoustic emission for unidirectional samples made of glass fiber/epoxy resin. At first composite, samples were made according to standard and placed at different rates of displacement under loading. Force data, displacement and crack growth rate for different loading rates were used to calculate the exact strain energy release rate. In addition to the extensometer, the Dino camera was used. In this paper, a high-reliability method was proposed to evaluate the separation between the layered composites using acoustic emission method. By comparing mechanical data and acoustic emission signals, the mechanical behavior obtained for each loading rate was determined so that the mechanical behavior of the composite material varied with the change in loading rate. The results show that, with increasing loading rates, the resin lost its elastic properties, and the specimen exhibited a more rigid behavior and is quite rigorous so that the fracture failure process is changed. The failure processes and crack growth rate was validated by use of acoustic emission signals. There was good agreement between the fracture toughness of accretion of acoustic emission signals with the experimental values.