بررسی تجربی تاثیر ضربه سرعت بالا بر ساندویچ پنل کامپوزیتی ساخته‌شده از الیاف کربن با هسته M شکل تقویت‌شده با نانوذرات SiO2

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد علی‌آباد کتول، دانشگاه آزاد اسلامی، علی‌آباد کتول، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

چکیده

در این پژوهش، ساندویچ پنل‌های الیاف کربن-اپوکسی با هسته‌ی M شکل همراه با نانوذرات سیلیس به‌منظور رسیدن به لمینتی عاری از هرگونه عیب، ساخته‌شده و سپس، فوم پلی‌یورتان به هسته‌ی ساندویچ پنل تزریق گردید. در مقاله حاضر از روش انتقال رزین تحت خلاء استفاده شده‌است. اثر پارامترهایی نظیر ذرات نانو سیلیکا بر استحکام کششی لمینت و ضربه سرعت بالا بر ساندویچ پنل مورد مطالعه و بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که افزودن 1 تا 3 درصد وزنی نانو سیلیس به الیاف کربن، تاثیر قابل توجهی برروی استحکام کششی دارد. همچنین در آزمایش تست ضربه سرعت بالا، نتایج نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانوذرات از 1 تا 3 درصد، مقدار سرعت خروجی پرتابه کاهش میابد. از طرفی نتایج نشان داد با برخورد پرتابه به هسته ساندویچ پنل مقدار سرعت خروجی صفر می‌شود ولی هنگامی که پرتابه به هسته برخورد نمی‌کند دارای سرعت خروجی می‌باشد. سرعت خروجی پرتابه از ساندویچ پانل با فوم پلی‌یورتان در مقایسه با ساندویچ پانل بدون فوم پلی‌یورتان کمتر است. با استفاده از عکس‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخص شد که رزین به خوبی بین الیاف پخش شده‌است و عاری از هرگونه حفره و تخلخل می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Buitrago BL, Santiuste C, Sánchez-Sáez S, Barbero E, Navarro C (2010) Modelling of composite sandwich structures with honeycomb core subjected to high-velocity impact. Compos Struct 92(9): 2090-2096.
[2] Ivañez I (2011) Numerical modelling of foam-cored sandwich plates under high-velocity impact. Compos Struct 93: 2392-2399.
[3] Nasirzadeh R (2014) Study of foam density variations in composite sandwich panels under high velocity impact loading. Impact Eng 63: 129-139.
[4] Rostamiyan Y (2015) Experimental and numerical study of flatwise compression behavior of carbon fiber composite sandwich panels with new lattice cores. Constr Build Mater 100: 22-30
[5] Rostamiyan Y (2016) High-speed impact and mechanical strength of ZrO2/polycarbonate nanocomposite. Damage Mech 0: 1-14.
[6] Chan S, Fawaz Z, Behdinan K, Amid R (2007) Ballistic limit prediction using a numerical model with progressive damage capability. Compos Struct 77(4): 466-474.
[7] Goldsmith W, Dharan CKH, Chang H (1995) Quasi-static and ballistic perforation of carbon fiber laminates. Int J Solids Struct 32(1): 89-103.
[8] Pol H, Liaghat GH (2013) Analytical modeling propagation of projectiles into Glass/Epoxy composite. Modares Mechanical Engineering 12: 11-19.
[9] Johnson AF, Holzapfel M (2003) Modelling soft body impact on composite structures. Compos Struct 61: 103-113.
[10] Woo SC, Choi NS (2007) Analysis of fracture process in single-edge-notched laminated composites based on the high amplitude acoustic emission events. Compos Sci Technol 67: 1451-1458.
[11] Deka LJ, Bartus SD, Vaidya UK (2009) Multi-site impact response of S2- glass/epoxy composite laminates. Compos Sci Technol 69: 725-735.
[12] Naik N, Shrirao P (2004) Composite structures under ballistic impact. Compos Struct 66(1-4): 579-590.
[13] López-Puente J, Zaera R, Navarro C (2008) Experimental and numerical analysis of normal and oblique ballistic impacts on thin carbon/epoxy woven laminates. Compos Part A-Appl S 39 (2): 374-387.
[14] Pernas-Sánchez J, Artero-Guerrero JA, ZahrViñuela J, Varas D, López-Puente J (2014) Numerical analysis of high velocity impacts on unidirectional laminates. Compos Struct 107: 629-634.
[15] Sprenger S, Kothmann MH, Altstaedt V (2014) Carbon fiber-reinforced composites using an epoxy resin matrix modified with reactive liquid rubber and silica nanoparticles. Compos Sci Technol 105: 86-95.
[16] Tsai JL, Huang BH, Cheng YL (2011) Enhancing fracture toughness of glass/epoxy composites for wind blades using silica nanoparticles and rubber particles. Procedia Eng 14: 1982-1987.
[17] Manjunathaa CM, Taylora AC, Kinlocha AJ, Sprenger S (2010) The tensile fatigue behaviour of a silica nanoparticle-modified glass fibre reinforced epoxy composite. Compos Sci Technol 70(1): 193-199.
[18] Liaghat GH, Alavi-Nia A (2010) Ballistic limit evaluation for impact of cylindrical projectiles on honeycomb panels. Thin-Walled Struct 1: 55-61.
[19] Ben-Dor G, Dubinsky A, Elperin T (2002) On the Lambert Jonas approximation for ballistic impact. Mech Res Commun 1: 137-139.
[20] Chatterjee VA, Verma SK, Bhattacharjee D, Biswas I, Neogi S (2019) Enhancement of energy absorption by incorporation of shear thickening fluids in 3D-mat sandwich composite panels upon ballistic impact. Compos Struct 225: 111148.
[21] Wang Y, Yu Y, Wang C, Zhou G, Karamoozian A, Zhao W (2020) On the out-of-plane ballistic performances of hexagonal, reentrant, square, triangular and circular honeycomb panels. Int J Mech Sci 173: 105402.