مطالعه تجربي كمانش ورق FML تقويت شده با نانو رس

An Experimental Study of Buckling of FML Plate Reinforced with Nanoclay

ساختارهاي‌هاي الياف-فلز با نام اختصاري FML (Fiber Metal Laminates) در ساختارهاي كامپوزيت شناخته مي‌شوند. اين ساختارها به دليل خواص خوبي از جمله صرفه‌جويي وزني و همچنين خواص صنعتي ديگري نظير مقاومت در برابر آتش، حد تحمل بالا و مقاومت در برابر پايداري استاتيكي، ضربه و خوردگي به طور گسترده در صنايع هوايي كاربرد دارند. اين مواد داراي خصوصيات خاصي همچون مقاومت بالا و وزن كم مي‌باشند. بحث رفتار كمانشي يكي از مهم‌ترين بحث‌هاي علم مكانيك است. بنابراين، مقاوم‌سازي و افزايش استحكام سازهها در برابر پايداري استاتيكي يا رفتار كمانشي ، بخش وسيعي از مطالعات پژوهشگران را تشكيل داده است. پژوهش پيش رو، به تأثير نانوذرات رس بر روي پايداري استاتيكي يا رفتار كمانشي فلز-مواد مركب بازالت اپوكسي به صورت تجربي مي‌پردازد. چند لايۀ الياف - فلز بازالت اپوكسي ساخته شده، از دو رويۀ آلومينيومي 2024 ساخته شده كه بين آنها هستۀ نانوكامپوزيتي بازالت اپوكسي حاوي نانورس قرار گرفته است. هستۀ نانوكامپوزيتي شامل الياف بازالت با وزن واحد سطح 300 گرم بر متر مربع، رزين EPR1080، سخت كنندۀ EA1080 و نانوذرات رسي بنتونيت با درصدهاي 0، 1، 3 و 5 مي‌باشد. تمام نمونه‌هاي تحت آزمون كمانش با روش لايه‌چيني دستي انجام گرفته است. آزمايش‌هاي كمانش با استفاده از دستگاه تست كشش با سرعت 5/0 ميليمتر بر دقيقه انجام گرفت. نتايج حاصل از آزمايش‌هاي كمانش نشان‌دهندۀ اين است كه، تير FML با 5 درصد وزني نانورس نبست به ساير درصدهاي وزني داراي بار بحراني به مراتب بالاتري است. همچنين با افزايش درصد وزني نانو ذرات رس، ميزان جذب انرژي افزايش مي‌يابد.

Fiber-metal laminate, is known as FML in the composite structures. It is widely used in the aerospace industry due to good properties, weight optimization and other industrial properties such as fire resistance, high strength limit, impact resistance and corrosion. In addition, these materials have special characteristics such as high strength and low weight. The discussion of buckling behavior is one of the most important discussions of mechanical science. The present study examines the effects of nanoparticles (nanocleys) on the mechanical characteristic (buckling) of metal/ composite materials of epoxy basalt. Multi-layer fiber-epoxy base metal is made of two-layer aluminum alloy 2024 which the between of layers is located the nanocomposite core containing epoxy with nanoclay. The nanocomposite core consists of basalt fibers with the weight to area ratio (W/A) equal to 300 gr/m2 EPR1080 resin, EA1080 hardener and bentonite clay nanoparticles with 0, 1, 3 and 5 percentages. It should be noted that, all specimens were made using VPA method. Also, buckling tests have done using a tensile test device at a speed of 0.5 mm / min. The results of the buckling experiments indicate that the buckling load of FML beam with 5% of nanoclay rather than other percentages of it has better buckling load. Also, absorbed energy enhanced by increasing weight content of nano particle.