اثر شوک حرارتی بر رفتار کششی و رشد ترک در کامپوزیت اپوکسی/الیاف شیشه

کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با الیاف، در کاربردهای مختلف، به‌ طور مکرر در معرض شوک حرارتی قرار دارند. در چنین کاربردهایی، بررسی رفتار مکانیکی کامپوزیت، تحت تاثیر تغییرات آنی دما، اهمیت فراوانی دارد. بنابراین، هدف از این پژوهش، بررسی رفتار کششی و رشد ترک در کامپوزیت اپوکسی/الیاف شیشه پس از مواجهه با شوک حرارتی است. نمونه های کامپوزیت اپوکسی/الیاف شیشه (به دو صورت فاقد حفره و دارای حفره میانی)، در معرض تغییرات ناگهانی دما (از محیط به زیر صفر) قرار داده شدند. با اعمال روش‌های پردازش تصویر بر تصویر نمونه تحت آزمون، تغییرات طول ترک در زمان‌های مختلف ارزیابی شد. با تئوری کلاسیک مکانیک شکست و رویکرد انرژی ایروین-گریفیث، فاکتور تشدید تنش و نرخ رهایش انرژی محاسبه شد. نتایج نشان داد با کاهش دما، مدول الاستیک نمونه افزایش می یابد. ولیکن، نمونه های شوک یافته در مقایسه با نمونه های معمولی، افت شدید چقرمگی، کاهش طول بحرانی ترک و نرخ رهایش انرژی بحرانی کمتری را تجربه می کنند.

effect of thermal shock on tensile behavior and crack growth of epoxy/glass fiber composite

fiber reinforced polymer composites in various applications are frequently exposed to thermal shocks. in such applications, investigating mechanical behavior of composite influenced by sudden temperature changes is of great importance. therefore, the main objective of this research is to investigate tensile behavior and crack growth of epoxy/glass fiber composite subjected to thermal shocks. epoxy/glass fiber composite samples (in two different forms of hole-free and containing a circular hole) were subjected to sudden temperature changes (ambient to subzero). using image processing techniques on sample images, changes of crack length with time were evaluated. stress intensity factor and energy release rate were calculated based on classic theories of fracture mechanics and irwin-griffith energy approach. results revealed that higher elastic modulus of composites was obtained with reducing temperature. however, compared to the normal samples, the shocked samples experience considerable reduction of toughness, reduced critical crack length and less critical energy release rate.