بررسي جدايش بين لايه اي در چندلايه‌هاي كامپوزيتي تحت بارگذاري شبه استاتيكي و خستگي با روش نشرآوايي

Investigation of delamination in laminated composites under quasi-static and fatigue loading conditions by acoustic emission

علي رغم خواص مكانيكي بسيار مطلوب كامپوزيت هاي پليمري تقويت شده با الياف، امكان ايجاد انواع خرابي ها در اين مواد وجود دارد. جدايش بين لايه اي شايع ترين مكانيزم خرابي در چند‌لايه‌هاي كامپوزيتي بوده كه تحت بارگذاري شبه استاتيكي و خستگي ايجاد مي شود. هدف از پژوهش حاضر، بررسي رفتار‌ مكانيكي و نشر‌آوايي جدايش بين لايه اي در كامپوزيت‌هاي چند لايه شيشه/ اپوكسي تحت بارگذاري شبه استاتيكي و خستگي مود I است. بدين منظور، ابتدا نمونه هاي استاندارد با دو نوع لايه چيني تك جهته و بافته شده تحت بارگذاري شبه استاتيكي مود I قرار گرفته، رفتار جدايش بين لايه اي در نمونه ها بررسي شد و مقادير چقرمگي شكست بين لايه اي آن ها تعيين گرديد. با استخراج اطلاعات مناسب از آزمون شبه استاتيكي، نمونه ها تحت بارگذاري خستگي قرار گرفتند. سپس رفتار مكانيكي و نشرآوايي نمونه هاي تحت بارگذاري خستگي بررسي شد. رابطه اي خطي بين انرژي تجمعي نشرآوايي و رشد ترك خستگي ارايه گرديد و با استفاده از رابطه حاصل منحني رشد ترك خستگي با روش نشرآوايي پيش بيني شد. در ادامه، از روش نشرآوايي براي پيش بيني منحني تغييرات نرخ آزاد شدن انرژي كرنشي و منحني نرخ رشد ترك خستگي استفاده شد. نتايج حاصل از روش نشرآوايي مطابقت مطلوبي با نتايج حاصل از استاندارد داشت. نتايج اين پژوهش، نشان مي دهد كه روش نشرآوايي مي تواند به عنوان ابزاري مناسب براي پايش سلامت سازه هاي كامپوزيتي تحت انواع بارگذاري هاي شبه استاتيكي و خستگي به كار رود.

Despite the fact that fiber reinforced plastic composites have excellent mechanical properties, various failure mechanisms can still occur in these materials. Delamination is the most common failure mode in laminated composites that can occur under quasi-static and fatigue loading conditions. The present study is concerned with the investigation of mechanical and Acoustic Emission (AE) behavior of delamination in glass/epoxy composites under mode I quasi-static and fatigue loading conditions. First, the unidirectional and woven specimens were subjected to mode I quasi-static loading. The behavior of the delamination in the specimens was investigated and interlaminar fracture toughness of the specimens was calculated. Then, according to the information obtained from quasi-static loading, similar specimens were subjected to the fatigue loading. The mechanical and AE behavior of the delamination under fatigue loading was investigated. A linear relationship was established between cumulative AE energy and fatigue crack growth and fatigue crack growth curve was predicted using the AE method. Then, energy release rate variations curve and fatigue crack growth rate diagram were predicted using AE method. The predicted results by AE have good compatibility with the visually based data that is recommended by the standard. The results indicate that, the AE method has good applicability for health monitoring of composite structures subjected to quasi-static and fatigue loading conditions.