ارزيابي قابليت جذب انرژي چند لايه اپوكسي-الياف شيشه/آلومينيوم پس از قرارگيري در سيكل‌هاي گرمايشي

The assessment of energy absorption capability of aluminum/epoxy-glass fibers laminates after exposer to the thermal cycling

در شرايط واقعي، سازه‌هاي كامپوزيتي تحت شرايط محيطي متفاوت مانند سيكل‌هاي حرارتي قرار مي‌گيرند. هدف تحقيق حاضر، بررسي تاثير اعمال سيكل‌هاي حرارتي بر قابليت جذب انرژي چند لايه الياف- فلز ساخته شده با پوسته آلومينيومي و هسته كامپوزيتي اپوكسي- الياف شيشه با چيدمان‌هاي متفاوت الياف شيشه مي‌باشد. به همين دليل در گام نخست، چند لايه الياف- فلز با دو چيدمان تك جهته 0˚/0˚/0˚/0˚ و 90˚/90˚/90˚/90˚ و دو چيدمان دو جهته +45˚/-45˚/-45˚/+45˚ و 0˚/90˚/90˚/0˚ ساخته شدند. سپس، نمونه‌هاي ساخته شده تحت سيكل‌هاي حرارتي 0، 1، 10، 30، 50 و 90 سيكل قرار گرفتند. هر سيكل حرارتي شامل افزايش دما تا 100 ˚C به مدت 15 دقيقه، نگه‌داري در اين دما به مدت 5 دقيقه و خنك كردن تا دماي محيط به مدت 15 دقيقه بود. پس از آن قابليت جذب انرژي و شناسايي مكانيزم‌ها توسط آزمون ضربه، بررسي ماكروساختاري و بررسي ميكروسكوپي بررسي شدند. نتايج بدست آمده نشان داد كه تا 10 سيكل حرارت‌دهي در چند لايه‌هاي الياف- فلز با چيدمان تك جهته قابليت جذب انرژي بهبود يافته است و پس از آن اين قابليت روندي كاهشي داشت. كم‌ترين و بيش‌ترين حساسيت قابليت جذب انرژي به سيكل‌هاي حرارتي به ترتيب در نمونه‌ها با چيدمان‌هاي +45˚/-45˚/-45˚/+45˚ و 0˚/90˚/90˚/0˚ مشاهده شدند. بررسي ماكروسكوپي نشان داد كه پس از اعمال 90 سيكل حرارتي، جدايش بين لايه‌هاي الياف شيشه مكانيزم اصلي شكست در چندلايه‌هاي الياف فلز بود. با بررسي ميكروسكوپي فهميده شد كه سيكل‌هاي حرارتي بالا باعث كاهش چسبندگي بين الياف شيشه و زمينه اپوكسي در چند لايه الياف- فلز شده است.

In the real conditions, the composite structures set into the various environment conditions like thermal cycling. The aim of this work is to investigate the effect performing the thermal cycling on the absorbed energy capability of fibers metal laminates (FMLs) with aluminum skin and glass fibers/ epoxy composites core with the various stacking sequence of glass fibers. For this reason, in the first step, the FMLs with two unidirectional configurations (0˚/0˚/0˚/0˚، and 90˚/90˚/90˚/90˚) and two bi-directional configurations (+45˚/- 45˚/-45˚/+45˚ and 0˚/90˚/90˚/0˚) were fabricated. Then, the samples were aged by 0, 1, 10, 30, 50 and 90 thermal cycles. Each thermal cycle was heating the samples up to 100 ˚C for 15 min, maintaining in this temperature for 5 min, and cooling them down to the ambient temperature for 15 min. After that, measuring the absorbed energy and characterizing the mechanisms were investigated by Charpy impact test, macrostructural method and microscopic analysis. The obtained results showed, up to 10 thermal cycles in the FMLs with unidirectional configurations, the absorbed energy capability has improved. After that, it had the reducing trend. The minimum and maximum sensitivity of absorbed energy capability in the thermal cycling were seen into the samples with the configurations of +45˚/-45˚/-45˚/+45˚ and 0˚/90˚/90˚/0˚, respectively. The macrostructural investigation was showed, the delamination between fibers plies was the main failure mechanism in the FMLs, after performing 90 thermal cycles. By using the microscopic analysis was found that the thermal cycling caused to reduce the adhesion between glass fibers and epoxy matrix into the FML.