بررسي جدايش بين لايه اي و تعيين چقرمگي شكست بين لايه اي در كامپوزيت شيشه/اپوكسي با روش نشرآوايي

Investigation of delamination and interlaminar fracture toughness assessment of Glass/Epoxy composite by acoustic emission

جدايش بين لايه اي يكي از شايع ترين انواع خرابي در چندلايه هاي كامپوزيتي بوده كه در انواع بارگذاري هاي مود I، II، يا تركيبي از اين مودها اتفاق مي افتد. پژوهش حاضر، به بررسي رفتار مكانيكي و نشرآوايي جدايش بين لايه اي در كامپوزيت هاي چندلايه شيشه/ اپوكسي پرداخته و با تلفيق روش هاي نشرآوايي و مكانيكي، چقرمگي شكست بين لايه اي را تعيين مي نمايد. نمونه هاي استاندارد با لايه چيني هاي مختلف و تحت شرايط مختلف بارگذاري مود I، مود II و مود تركيبي I و II، قرار گرفتند. در ابتدا، منحني هاي نيرو- جابجايي و رشد جدايش بين لايه اي براي نمونه هاي مختلف مقايسه شده و اين منحني ها بر اساس رفتار مكانيكي و نشرآوايي آن ها، به سه ناحيه با رفتار متفاوت تقسيم شدند. مشخص شد كه رشد جدايش در نمونه هاي مود I حالت پايدار داشته و در نمونه هاي مود تركيبي و مود II، حالت ناپايدار دارد. در ادامه با استفاده از روش آكوستومكانيك كه تلفيقي از روش هاي نشرآوايي و مكانيكي بوده، چقرمگي شكست بين لايه اي در نمونه ها تعيين شده است. مشخص شد كه روش آكوستومكانيك حد پايين چقرمگي شكست بين لايه اي را ارايه داده و با نتايج حاصل از روش ذكر شده در استاندارد، مطابقت خوبي دارد. در انتها با استفاده از تصاوير گرفته شده از سطوح شكست نمونه ها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، نتايج بدست آمده صحت سنجي گرديدند.

Delamination is the most common failure mode in composite materials. It takes place in different modes, i.e. mode I, mode II or the combination of these modes. The present study is concerned with an investigation of mechanical and acoustic emission behavior of delamination. In this work, various lay-ups of glass/epoxy composite laminates have been used to study the delamination behavior when subjected to mode I, mode II and the mixed-mode I/II tests. First, the characterization of load-displacement curves of the specimens is done based on the AE parameters and mechanical responses and the curves were divided into three parts. The crack growth in the mode I was stable state and in the mixed-mode and mode II was unstable. In the next, interlaminar fracture toughness of the specimens, Gc, were measured using standard methodologies and acoustomechanical methodologies which is based on the mechanical behavior and AE information. It was found that the acoustomechanical method presents the lower limit of the interlaminar fracture toughness and agrees with the results that obtained from standard. The images were captured with Scanning electron microscope (SEM) from damage surfaces verifies the results that obtained from Acoustic emission.