مقایسه خواص مکانیکی و رفتار ضربه سرعت پایین کامپوزیت‌های بازالت/اپوکسی و بازالت/وینیل استر

امروزه سازه‌های کامپوزیتی به دلیل خواص منحصربه‌فردشان، به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. باتوجه ‌به کاربرد کامپوزیت‌ها، خواص مکانیکی و رفتار ضربه این مواد بایستی مورد ارزیابی قرار گیرند. در پژوهش حاضر، رفتار کامپوزیت‌های بازالت/وینیل استر و بازالت/اپوکسی تحت آزمون‌های ضربه، کشش و خمش بررسی شد. نمونه‌ها با استفاده از روش لایه‌گذاری دستی به همراه تکنیک پرس گرم ساخته شدند و آزمون‌های استاندارد مکانیکی بر روی آن‌ها انجام گرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت زمینه اپوکسی به دلیل خواص مکانیکی برتر، در آزمون‌های کشش و خمش عملکرد بهتری نسبت به کامپوزیت زمینه وینیل استر داشت. در آزمون ضربه، نمونه بازالت/اپوکسی انرژی بیشتری جذب کرد اما تمامی انرژی جذب‌شده صرف گسترش آسیب‌های پیچیده داخلی مانند ترک‌خوردگی ماتریسی، لایه‌لایه‌شدن و شکست الیاف شد. در مقابل، نمونه بازالت/وینیل استر با جذب انرژی کمتر و مدت زمان ضربه طولانی‌تر در سطوح بالای انرژی، آسیب‌های متفاوتی را تجربه کرد. همچنین در سطح انرژی‌ پایین، در نمونه بازالت/وینیل استر بازگشت انرژی نسبی مشاهده شد که این موضوع نشان‌دهنده توانایی محدود این کامپوزیت در بازگشت به حالت اولیه است. این پژوهش اهمیت انتخاب ماتریس مناسب در بهبود عملکرد ضربه ای و مکانیکی کامپوزیت‌های تقویت شده با بازالت را برجسته می‌کند.

comparison of mechanical properties and low velocity impact behavior of basalt/epoxy and basalt/vinyl ester composites

nowadays, composite structures are widely used in various industries due to their unique properties. considering the applications of composites, it is essential to evaluate their mechanical properties and impact behavior. in this study, the behavior of basalt/vinyl ester and basalt/epoxy composites was tested under impact, tensile, and flexural tests. the samples were fabricated using the hand lay-up method with a hot press technique, and standard mechanical tests were conducted on them. the results showed that the epoxy matrix composite, due to its superior mechanical properties, performed better in tensile and flexural tests compared to the vinyl ester matrix composite. in the impact test, the basalt/epoxy sample absorbed more energy; however, all the absorbed energy was utilized in the propagation of complex internal damages such as matrix cracking, delamination, and fiber breakage. in contrast, the basalt/vinyl ester sample, with lower energy absorption and a longer impact time at higher energy levels, experienced different damages. additionally, at lower energy levels, rebound energy was observed in the basalt/vinyl ester sample, indicating its limited ability to return to its original state. this study highlights the importance of selecting an appropriate matrix to enhance the impact and mechanical performance of basalt-reinforced composites.