بررسی تجربی اثر زوایای فصل مشترک تورق بر چقرمگی شکست چندلایه‌های کامپوزیتی با الیاف بافته شده تحت بارگذاری مود ii

تورق یکی از شایع‌‌ترین مودهای تخریب در چندلایه‌‌های کامپوزیتی بوده که می‌‌تواند منجر به کاهش سفتی و قابلیت باربری سازه کامپوزیتی گردد که این موضوع، اهمیت مطالعه این پدیده را مشخص می‌نماید. بدین منظور در تحقیق حاضر، به بررسی اثر زوایای فصل مشترک تورق بر چقرمگی شکست چندلایه‌های کامپوزیتی زمینه پلمیری با الیاف بافته شده ساده پرداخته شده است. نمونه با شکاف انتهایی (enf) با 24 لایه و زوایای فصل مشترک تورق 0//0، 30//0 و 30//30 با استفاده از روش لایه‌چینی دستی ساخته شده و مطابق با استاندارد انجمن مهندسان مکانیک امریکا (astm) تحت بارگذاری مود ii قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که زاویه فصل مشترک تورق بر چقرمگی شکست شروع و پایا تاثیر محسوسی داشته است به گونه‌ای که قابلیت باربری نمونه با زاویه فصل مشترک غیر صفر بیشترین مقدار بوده است. علاوه بر این، مقدار چقرمگی شکست شروع و پایا در نمونه با زوایه فصل مشترک تورق 0//0 کمتر از مقادیر متناظر آن در نمونه‌های دیگر بوده و طول ناحیه فرآیند شکست در تمامی نمونه‌ها تقریبا یکسان بوده است. تصاویر بدست آمده از سطوح شکست با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بیانگر این موضوع است که علاوه بر جدایش الیاف از رزین در ناحیه فصل مشترک تورق، سایر مکانیزم‌های آسیب مانند شکست الیاف و تغییر شکل بالای ماتریس نقشی اساسی در افزایش چقرمگی شکست نمونه با شکاف انتهایی با زوایای فصل مشترک تورق30//0 و 30//30 داشته است.

Experimental investigation of the effect of interface fiber angle on the fracture toughness of woven laminated composites under mode II loading

Delamination is one of the most common modes of damage in laminated composites that can reduce stiffness and loadbearing capacity of the composite structure, which highlights the importance of studying of this phenomenon. For this purpose, in this study, the effect of the interface fiber angles on the mode II fracture toughness of plain woven laminated composites has been investigated. The end notch flexure specimens (ENF) with 24 layers which have 0//0, 0//30 and 30//30 interface angles manufactured using hand layup method and experimental tests conducted on them in accordance with ASTM standard under load II mode loading. Experimental results show that the interface fiber angle has a significant effect on initiation and propagation of delamination toughness the initial and propagation fracture toughness, so that the load bearing capacity of the specimens with the nonzero interface fiber angle was the highest value. Moreover, the initiation and propagation value of fracture toughness for specimens with 0//0 interface fiber angle was less than the corresponding values for other samples with nonzero interface angles. In addition, the fracture process zone (FPZ) length was approximately the same for all samples. Taken images of fracture surfaces using scanning electron microscopy (SEM) show that in addition to the separation of fibers from the resin at delamination, other damage mechanisms Including fiber breakage and highly deformed matrix play a key role in increasing of the fracture toughness of the sample with 0//30 and 30//30 interface fiber angle.