بررسي تجربي صفحات كامپوزيتي هيبريد شيشه/كناف تحت بارگذاري ضربه سرعت پايين

Experimental Investigation of Glass / Hemp Hybrid Composite Plates under Low-Velocity Impact Loading

امروزه، كاربرد مواد كامپوزيتي به طور وسيعي گسترش يافته است. قطعات كامپوزيتي تحت بارهاي ضربه اي، همراه با نرخ هاي مختلف بارگذاري قرار دارند و لذا بايد استحكام كافي درمقابل اين گونه بارگذاريها را داشته باشند. در اين مقاله رفتار كامپوزيت هيبريدي با لايه هاي الياف شيشه و كناف تحت بارگزاري ضربه اي نفوذي مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. تاثير تعداد لايه ها بر ميزان جذب انرژي، نيروي بيشينه اوليه و همچنين ناحيه تخريب بحث شده است. در ادامه نتايج آزمونهاي تجربي با روش عددي توسط نرم افزار اباكوس مورد مقايسه قرار گرفته كه نتايج نشان از تطابق خوب دو روش با يكديگر دارند. در پايان تاثير چيدمان لايه ها و ترتيب قرارگيري الياف شيشه و كناف بر جذب انرژي و نيروي نفوذي بررسي شده است. نتايج نشان داد افزايش تعداد لايه ها از 5 تا 13 لايه ميزان استحكام و مقاومت اوليه را تا 85 درصد افزايش ميدهد. همچنين با مطالعه ميزان جذب انرژي ويژه (SEA)، مشخص شد افزايش تعداد لايه ها در نقطه اي بهينه باعث افزايش SEA ميشود به طوريكه افزايش تعداد لايه ها از 5 به 9 لايه باعث كاهش 3 درصدي ميشود و در ادامه با افزايش تعداد لايه ها تا 13 لايه SEA را 26 درصد افزايش ميدهد. مشاهده شد با آرايش مناسب لايه هاي الياف شيشه و كناف جذب انرژي 51 درصد بهبود پيدا كرد. در پايان مطالعه سطح شكست كامپوزيت ها نشان داد مكانيزم اصلي جذب انرژي در سطح پشتي صفحات كامپوزيتي جدايش لايه ها به همراه شكست ماتريس و پارگي الياف مي باشد.

Today, the use of composite materials has become widespread. Composite parts are subjected to different loading rates under mechanical loads and therefore must have sufficient strength against such various loads. In this paper, the behavior of hybrid composite with layers of glass and kenaf fibers under impact loading is investigated and analyzed. The effect of a number of layers on energy absorption, initial peak force as well as damage area was discussed. In the following, the results of experimental tests are compared with the numerical method by ABAQUS/EXPLCIT Software, and the results show that the two methods are in good agreement and close to each other. The results indicated that increasing the number of layers from 5 to 13 layers increases the initial strength and peak force by 85%. Also, by studying the specific energy absorption (SEA), it was found that increasing the number of layers at the optimal point increases the SEA so that increasing the number of layers from 5 to 9 layers causes a decrease of 3% and then increasing the number of layers up to 13 layers Increases SEA by 26%. It was observed that the energy absorption improved by 51% with the proper arrangement of layers of glass fibers and kenaf. At the end of the study, the failure mode of composites disclosed that the main mechanism of energy absorption in the back surface of composite plates is the deboning of layers with matrix fracture and fiber breakage.