بررسي تجربي ورق FML تقويت شده با نانورس تحت ضربۀ ساچمۀ فولادي با سرعت بالا

Experimental investigation of FML reinforced nanoclay under high velocity impact of steel spherical projectile

اين مقاله، به بررسي تجربي ضربۀ سرعت بالا بر روي چندلايه‌هاي فلز/ الياف بازالت با لحاظ نانورس مي‌پردازد. چندلايۀ فلز/ الياف بازالت ساخته شده از دو رويۀ آلومنيومي 2024-T3 و هستۀ نانوكامپوزيتي بازالت/ اپوكسي/ نانورس تشكيل شده است. هستۀ نانوكامپوزيتي شامل چهار لايه الياف بازالت با وزن واحد 300 گرم بر متر مربع، رزين EPR1080، سخت‌كنندۀ EA1080 و نانوذرات رسي Bentonite B0109 با درصدهاي وزني نسبت به ماتريس 0، 1، 3 و 5 است. فرايند ساخت نمونه‌هاي آزمايش با روش لايه‌گذاري دستي انجام گرفت. همچنين براي پخش و توزيع بهتر ذرات نانورس در ماتريس اپوكسي از دستگاه آلتراسونيك استفاده شد. آزمايش‌هاي بالستيك با استفاده از دستگاه تفنگ گازي و يك گلولي ساچمه‌اي فولادي در سرعت‌هاي 205، 220 و 235 متر بر ثانيه انجام گرفت. نتايج حاصل از آزمايش‌هاي بالستيكي نشان‌دهندۀ اين است كه افزودن ذرات نانورس به ساختار اين دسته از FMLها سرعت حد بالستيك و جذب انرژي را به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش مي‌دهد. همچنين ميزان بهينۀ افزودن اين نانوذرات، 3 درصد جرمي نسبت به رزين استفاده شده است؛ به طوريكه افزودن اين مقدار از ذرات نانورس، ميانگين سرعت حد بالستيك و انرژي جذب شده را به ترتيب 6.85 و 14.1 درصد افزايش داد.

This paper experimentally investigated high velocity impact on basalt reinforced aluminum laminate with nanoclay. The FML plate is made of two Aluminum 2024 facing sheets and basalt/epoxy/nanoclay as nano composite core. Nano composite section has been composed of four basalt fibers 300 g/m2, resin EPR1080, hardener EA1080 and nanoclay Bentonite B0109 dispersed into the epoxy system in a 0%, 1%, 3% and 5% ratio in weight with respect to the matrix. All panels are fabricated using Hand Lay-up method. Ultrasonic device was also used for homogenization and better dispersion of nanoclay in epoxy matrix. Ballistic tests were conducted using Gas Gun at the velocity of 205, 220 and 235 m/s. The results of the ballistic impact experiments show that the addition of nanoclay particles to the structure of this type of FMLs significantly increases the ballistic velocity and energy absorption. Also, the optimum addition rate of these nanoparticles has been 3% of mass compared to the resin; so addition of this amount of nanoclay particles increases the average of ballistic limit velocity and absorbed energy by 6.85% and 14.1%, respectively.