بررسي تاثير درصد حجمي و اندازه ميكروبالن بر خواص فشاري فوم‌هاي تركيبي اپوكسي/ميكروبالن سراميكي

Volume fraction and microballoon size effects on the compressive properties of epoxy/ceramic microballoon syntactic foam

فوم‌هاي تركيبي اپوكسي/ميكروبالن سراميكي به دليل داشتن مقاومت مخصوص مناسب و قابليت جذب انرژي بالا در بسياري از سازه هاي دريايي يا اتومبيل‌ها كاربرد دارند. در اين تحقيق يك سري اپوكسي خالص و 9 سري فوم با سه نوع ميكروبالن در اندازه و استحكام متفاوت و در سه درصد حجمي 20%، 40% و 60% ساخته شده و تاثير اين متغيرها روي خواص نهايي فوم در فشار مورد بررسي قرار گرفته است. علاوه بر اين موارد نرخ بارگذاري فشاري نيز در رفتار فوم بررسي شده است. تمامي 10 سري نمونه در سه نرخ كرنش 1-10 ، 2-10 و 3-10 تحت آزمايش قرار گرفتند. نتايج آزمون ها نشان مي دهند كه با افزايش سرعت بارگذاري، تنش حداكثري شكست در فوم افزايش مي يابد. البته اين افزايش مقاومت با افزايش درصد حجمي ميكروبالن كمتر خواهد شد. همچنين نتايج نشان ميدهند كه هر چه ميكروبالن‌ها بزرگ‌تر باشند، فوم در فشار ضعيف‌تر است. البته هر چه درصد حجمي فوم تركيبي كمتر باشد، تاثير اين عامل نيز بيشتر خواهد بود. در طرف مقابل هر چه درصد حجمي فوم بيشتر باشد، فاكتور استحكام ميكروبالن تاثيرگذارتر است. اين تاثيرگذاري در ميزان تنش پلاتو و انرژي جذب شده در حين فرايند فشار كاملاً محسوس است. با افزايش نرخ كرنش مقاومت فوم به شكل محسوس و مدول الاستيسيته نيز خيلي جزيي افزايش مي يابند.

Epoxy / ceramic micro balloon syntactic foams are used in marine and automobile industries because of their high specific strength and capability of absorbing energy. In this paper, the neat epoxy and 9 series of syntactic foams with 3 kinds of ceramic micro balloon with different diameters and crush strength in different volume fractions (20%, 40% & 60%) were fabricated. Effect of varying these parameters on the mechanical properties of syntactic foams is investigated. Besides of all, the effect of different loading rate is investigated, too. All of the samples were tested in 10-1, 10-2 and 10-3 strain rates. The results indicate that with increasing the strain rate from quasi-static to moderate rates, the strength of foams became more. Also the results show that the syntactic foam with bigger micro balloon was weak in compression. In syntactic foams of low volume fraction the size effects is more. On the other hand, with increasing the volume fraction, the crush strength of micro balloon is become effective. Plateau stress and absorbed energy results show these facts obviously. With increasing the strain rate, the strength is increased considerably.