بررسی تاثیر جدایش بین لایه ای بر رفتار خود‌عیب‌یاب کامپوزیت های کربن/اپوکسی حاوی نانو لوله های کربن

در این مقاله امکان بکارگیری خاصیت پیزومقاومت به عنوان ابزاری برای پایش برخط و تشخیص وجود عیب جدایش بین لایه‌ای در یک تیر کامپوزیتی چندلایه تحت بارگذاری خمشی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش، تغییرات خاصیت پیزومقاومت ماده به عنوان رفتار خودعیب‌یاب لحاظ شده است. بدین منظور نمونه‌های تیر کامپوزیتی از پارچه‌ الیاف کربن تک جهته و رزین اپوکسی حاوی ذرات نانولوله‌های کربن ساخته شده و عیب بین لایه‌ای به صورت مصنوعی و با قرار دادن نوار تفلون بین لایه‌ها ایجاد شده است. نمونه‌های ساخته شده تحت بارگذاری خمش سه نقطه‌ای قرار گرفته و تغییرات تنش کرنش و مقاومت الکتریکی آنها در دو حالت بدون عیب و با عیب اندازه‌گیری گردیده است. از نتایج مربوط به تنش کرنش برای تعبیر مکانیزم‌های آسیب استفاده و بدین ترتیب زمان رخ دادن آسیب‌های مختلف در نمونه بر روی نمودارهای تغییر مقاومت الکتریکی مشخص شده است. سپس تغییرات مقاومت به آسیب قطعه ربط داده شده تا بتوان رفتار خود عیب‌یاب را در نمونه‌ها ارزیابی نمود. در حالت کلی نتایج نشان می‌دهد که وجود جدایش بین‌لایه‌ای باعث تغییر مقاومت تیر کامپوزیتی نسبت به نمونه‌های بدون عیب در حین بارگذاری خمشی شده است. در محدوده بارگذاری الاستیک تا 70 درصد اختلاف بین مقاومت الکتریکی نمونه‌های بدون عیب و با عیب وجود دارد. همچنین شروع گسترش عیب بین لایه‌ای باعث افزایش مقاومت الکتریکی در لایه‌های دور از تار خنثی می‌گردد. کاهش اندازه عیب باعث کاهش حساسیت رفتار خود عیب‌یاب در تشخیص گسترش عیب شده ولی محل طولی قرار گرفتن عیب تاثیری بر رفتار ندارد.

investigating the effect of delamination on self diagnostic behavior of carbon/cnt epoxy composites

in this paper, the piezo resistivity effect is utilized to experimentally investigate self diagnostic behavior of composite laminates in determining delamination. in order to do so, composite laminated beams with unidirectional carbon fibers and epoxy resin containing cnt are produced while teflon tape is placed between layers of some samples to artificially insert delamination. three point bending tests are conducted and stress strain curves and electrical resistance of the samples are measured for not damaged and damaged beams. the stress strain curves are applied to interpret and determine damage mechanisms and to extract time data for the evolution of each damage mechanism. this time data is then used to determine the self diagnostic behavior based on the variation of electrical resistance of the samples. the results show that in general, the electrical resistance of the not damaged samples is higher than the damaged ones. this fact shows that piezo resistivity effect can determine the existence of the delamination in the samples. moreover, the propagation of delamination leads to electrical resistance increase when the delamination is placed far from the neutral axis of the beam. in addition, decreasing the dimension of the delamination reduces the sensitivity of the self diagnosing behavior, which means that the variation of electrical resistance cannot determine the evolution of small sized delamination. on the other hand, the longitudinal location of delamination does not have a sensible effect on the behavior.