تخمین جدایش بین‌لایه‌ای در کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با پین‌های فلزی تحت بارگذاری مود I با استفاده از روش آکوستیک امیشن

نویسندگان

دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

چکیده

جدایش بین لایه‌ای یکی از انواع خرابی شایع در بین کامپوزیت‌های پلیمری بوده که در انواع بارگذاری از جمله مود I به وقوع می‌پیوندد. به همین دلیل چندلایه‌های کامپوزیتی به طریق مختلف از جمله روش استفاده از z-پین‌های فلزی در راستای ضخامت، جهت به تاخیر انداختن زمان جدایش بین‌لایه‌ای و افزایش نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی استفاده می‌شوند. در مطالعه حاضر، به بررسی عملکرد مکانیکی و آکوستیک امیشن جدایش بین‌لایه‌ای در کامپوزیت شیشه/پلی استر و با به کارگیری استاندارد ASTM D5528-01 در ساخت نمونه‌های آزمون DCB برای مود I پرداخته شده است. ابتدا نمودار نیرو-جابجایی و رشد ترک حاصل از جدایش بین‌لایه‌ای برای نمونه‌های پین گذاری شده از جنس فولاد و مس با نمونه‌های بدون پین مقایسه شد. بار بحرانی هر یک از نمونه‌ها برای بدست آوردن چقرمگی شکست بین‌لایه‌ای برای رفتار مکانیکی بر طبق استاندارد و همچنین بار بحرانی برای رفتار آکوستیک امیشن متناظر با افزایش ناگهانی و رشد مقداری انرژی سیگنال و جهش انرژی تجمعی آکوستیک امیشن تعیین شد. مشخص شد که نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی با به کار بردن پین‌های فلزی در راستای ضخامت افزایش می‌یابد. همچنین چقرمگی شکست بدست آمده از روش مکانیکی با روش آکوستیک امیشن صحت‌سنجی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimation of Delamination in Polymer Composites Reinforced with Metal Pins under Mode I Loading Using Acoustic Emission Method

نویسندگان [English]

  • Gholamreza Gholamiyan Nezhad
  • Amir Refahi Oskouei
Department of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Delamination is one of the most common failure types among polymer composites, which occurs in all types of loading, including mode I. For this reason, composite laminates are used in different ways, including the method of using metal Z-pins along the thickness, in order to delay the Delamination time and increase the strain energy release rate. In the present study, the mechanical performance and Acoustic Emission of Delamination in glass/polyester composite have been investigated using the ASTM D5528-01 standard in the manufacture of DCB samples. First, the force-displacement curve and crack growth resulting from Delamination for Z-pinned steel and copper samples were compared with those without pins. The critical load of each sample to obtain the interlayer fracture toughness for mechanical behavior according to the standard D5528-01, as well as the critical load for the Acoustic Emission behavior, was associated with the increase and growth of some signal energy and the jump of cumulative Acoustic Emission energy. It was found that the strain energy release rate increases by using metal pins along the thickness. Also, the fracture toughness obtained from the mechanical method was verified by the Acoustic Emission method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Delamination
  • Metal Z-pins
  • Interlayer Fracture Toughness
  • Mode I
  • Acoustic Emission