بررسی رفتار کمانشی صفحات لایه ای الیاف- فلز ساخته شده از الیاف جوت- شیشه

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.

2 دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.

3 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.

10.22044/jsfm.2019.6766.2570

چکیده

در این پژوهش، خواص فشاری چند لایه های الیاف-فلز شامل ورق آلومینیوم 3T-2024 به همراه کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با هیبرید الیاف جوت و الیاف شیشه بررسی شد. به منظور بهبود چسبندگی ورق های آلومینیوم با الیاف، این ورق ها توسط روش حکاکی شیمیایی اصلاح سطح شدند. همچنین به منظور بهبود خواص مکانیکی و رفتار چسبندگی الیاف جوت، اصلاح سطحی به روش بازی انجام و توسط طیف سنجی مادون قرمز تایید شد. نمونه ها براساس هشت حالت چینش متفاوت الیاف جوت-شیشه به صورت لایه گذاری دستی ساخته شدند. آزمون فشار لبه ای روی نمونه ها انجام شده و حداکثر بار اعمالی، حداکثر استحکام فشاری، انرژی جذب شده هنگام شکست و انرژی جذب شده ویژه محاسبه شدند. سه حالت شکست شامل تورق و جدایش یکی از رویه ها از الیاف، تخریب ستونی همراه با تورق رویه ها در جهات مخالف و حالت کمانش اویلری در نمونه ها مشاهده شد. با مقایسه حالات شکست و نتایج آزمون فشار لبه ای، پی برده شد که حالت شکست کمانش اویلری مطلوب ترین حالت شکست می باشد. همچنین بررسی نمودارهای نیرو-جابه جایی و حالات شکست نمونه ها نشان داد که نمونه هیبریدی با ترتیب چینش الیاف شیشه-جوت-شیشه-جوت-شیشه بیشترین استحکام فشاری (MPa 1/102) و انرژی جذب شده ویژه (kJ/kg 6/1123) را دارا بوده و شکست آن (حالت کمانش اویلری) به صورت چند مرحله ای و کنترل شده می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Majerski K, Surowska B, Bienias J (2018) The comparison of effects of hygrothermal conditioning on mechanical properties of fibre metal laminates and fibre reinforced polymers. Compos Part B (In Press).

[2] Bahari-Sambran F, Eslami-Farsani R, Ebrahimnezhad-Khaljiri H (2018) Experimental investigation of flexural behavior of basalt fibers/epoxy-aluminum laminate composites containing nanoclay particles. Iran J Manuf Eng 5(1): 45-54. (In Persian)

[3] Mirzaee Sisan M, Eslami-Farsani R (2016) An experimental study on srop weight impact properties of composite laminates aluminum/epoxy resin with fibers reinforcement. Journal of Solid and Fluid Mechanics 9(4): 97-104. (In Persian)

[4] Zhang J, Wang, Fang YG, Zhao Y, Zhang J, Zhou Z (2017) Application of energy dissipation approach for notched behavior in fiber metal laminates. Compos Struct 180: 809-820.

[5] Wanhill RJH (2017) Glare: A versatile fibre metal laminate (FML) concept. In: Prasad NE,  Wanhill RJH (eds) Aerospace materials and material technologies,  Volume 1: Aerospace materials.

[6] ASTM C364 (2016) Standard test method for edgewise compressive strength of sandwich constructions. Annual Book of ASTM Standards.

[7] De Cicco D, Taeri F (2016) Delamination buckling response of 3D fiber-metal laminates subjected to different loading rates. Am Soc for Compos 31th  TechConf. Williamsburg, Virginia.

[8] Dhaliwal GS, Newaz GM (2017) Compression after impact characteristics of carbon fiber reinforced aluminum laminates. Compos Struct 160: 1212-1224.

[9] Bashirzadeh F, Saeid T, Milani JM (2015) Manufacturing of aluminum foam sandwich panels by infiltration of NaCl space holders. 4th Int Cof 9th Congr Iran Metall Mater Eng Soc (IMAT), Iran University of Science and Technology, Tehran. 

[10] Dehabadi AM, Rahimi GH, Rahmani R (2015) Experimental investigation on core shape effect on compressive properties of sandwich structures with composite skins, corrugated composite core and foam. Modares Mech Eng 15(4): 51-57. (In Persian)

[11] Fleck NA, Sridhar I (2002) End compression of sandwich columns. Compos Part A 33 (3): 353-359.

[12] Mamalis AG, Manolakos DE , Ioannidis MB, Papapostolou DP (2005) On the crushing response of composite sandwich panels subjected to edgewise compression: experimental. Compos Struct 71(2): 246-257.

[13] Raymond FW, James VT (2013) Surface preparation techniques for adhesive bonding, second edn. Elsevier, Kidlington.

[14] Razera IAT, Frollini E (2004) Composites based on jute fibers and phenolic matrices: properties of fibers and composites. J Appl Polym Sci 91(2): 1077-1085.

[15] Portella EH, Romanzini D, Angrizani CC, Amico SC, Zattera AJ (2016) Influence of stacking sequence on the mechanical and dynamic mechanical properties of cotton/glass fiber reinforced polyester composites. Mater Res 19(3): 542-547.

[16] Rasel SM, G. B. Nam Byeon JM, Kim BS, Song JI (2011) Effect of Coupling Agent and Fiber Loading on Mechanical Behavior of Chopped Jute Fiber Reinforced Polypropylene Composites. Elastomers Compos 46(3): 204-210.

[17] Prosenjit S, Manna S, Chowdhury SR, Sen R, Roy D, Adhikari B (2010) Enhancement of tensile strength of lignocellulosic jute fibers by alkali-steam treatment. Bioresource Technol 101 (9): 3182-3187.

[18] Mohamed M, Anandan S, Huo Z, Birman V, Volz J, Chandrashekhara K (2015) Manufacturing and characterization of polyurethane based sandwich composite structures. Compos Struct 123:169-179.

[19] Remmers JJC, Borst R (2001) Delamination buckling of fibre–metal laminates. Compos Sci Technol 61(15): 2207-2213.

[20] Kim L-K, Yu T-X (1997) Forming and failure behaviour of coated, laminated and sandwiched sheet metals: a review. J Mater Process Technol 63(1-3): 33-42.

[21] Chandrasekar M, Ishak MR, Jawaid M, Leman Z, Sapuan SM (2016) An experimental review on the mechanical properties and hygrothermal behaviour of fibre metal laminates. J Reinf Plast Compos 36(1): 72-82.

[22] Shridhar MK, Rao RM (1983) Compressive strength of jute-glass hybrid fibre composites. J Mater Sci Lett 2(3): 99-102.

[23] Clark RA, Ansel MP (1986) Jute and glass fibre hybrid laminates. J Mater Sci 21(1): 269-276.

[14] Fiore V, Scalici T, Badagliacco D, Enea D, Alaimo G, Valenza A (2017) Aging resistance of bio-epoxy jute-basalt hybrid composites as novel multilayer structures for cladding. Compos Struct 160: 1319-1328.

[25] Fiore V, Scalici T, Sarasini F, Tirilló J, Calabrese L (2017) Salt-fog spray aging of jute-basalt reinforced hybrid structures: Flexural and low velocity impact response. Compos Part B Eng 116: 99-112.