بررسي چقرمگي شكست مود يك بين لايه‌اي در ورق‌هاي كامپوزيتي موج‌دار

Investigation of Interlaminar Mode-I Fracture Toughness of Corrugated Composite Plates

در اين پژوهش جدايش بين لايه‌اي ورق‌هاي كامپوزيتي موجدار ساخته شده از الياف شيشه تك جهته و رزين پلي‌استر مورد بررسي قرار گرفته است. نمونه‌ها با فرآيند لايه چيني دستي و مطابق با استاندارد ساخته شده و با استفاده از تست‌هاي آزمايشگاهي، نرخ انرژي كرنشي آزاد شده در مود يك با روش‌هاي رايج در زمينه شكست بين لايه‌اي، براي نمونه‌هاي موج دار كامپوزيتي محاسبه شده است. همچنين به كمك نرم افزار آباكوس و با خواص مكانيكي الياف تك جهته شيشه/پلي استر، شبيه سازي نمونه‌ها بعنوان تير يكسرگيردار دولبه انجام شده و نتايج حل عددي نيز بدست آمده است. سطوح شكست نمونه‌هاي آزمايشگاهي با ميكروسكوپ الكتروني روبشي تحليل و بررسي شده‌ است و نمودارهاي نيرو‌جابه‌جايي حاصل از تست‌هاي آزمايشگاهي و شبيه سازي‌هاي عددي جهت بررسي رفتار ماده و محاسبه نرخ انرژي كرنشي آزاد شده براي نمونه‌هاي مختلف با سه طول پيش ترك ايجاد شده مورد مقايسه قرارگرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه ورق‌هاي موجدار در مقايسه با ورق‌هاي تخت، از مقاومت به رشد ترك بالاتر، نرخ انرژي كرنشي آزاد شده و چقرمگي شكست بين لايه‌اي بيشتري برخوردارند و نمونه چهار موج در طول ترك 60 و 65 ميليمتر داراي بالاترين مقدار نرخ انرژي كرنشي آزاد شده به ترتيب برابر 963/77 و705/95 ژول بر متر مربع مي‌باشد.

In this study, delamination of the corrugated composite plates made of unidirectional glass fibers and polyester resin has been investigated. The samples are fabricated by hand lay-up process based on the ASTM-D5528 standard. Using experimental tests, the strain energy release rate in mode I has been calculated for composite corrugated specimens by the prevalent method of interlaminar failure. Also, the samples were simulated as a double cantilever beam by Abaqus software, and the mechanical properties of unidirectional glass/polyester composite and the results of the numerical solution are also obtained. Fracture surfaces of experimental samples were analyzed by scanning electron microscope. Force-displacement curves obtained from experimental and numerical methods have been compared to find the material behavior and calculate the strain energy release rate for different samples with three pre-crack lengths. The results show that the corrugated composite plates have a higher interlaminar fracture toughness rather than flat samples and the four-wave sample with a crack length of 60 and 65 mm has the highest values of the strain energy rate released, equal to 963.77 J/m2 and 705.95 J/m2, respectively.