بررسي تجربي رفتار لوله‌هاي كامپوزيتي لاينر دار رشته پيچي شده با الياف شيشه و ذرات نانو سيليكا تحت بار ضربه محلي

Experimental study of behavior of filament winding composite pipes with liner using glass fibers and silica nanoparticles under impact loading

با توجّه به كاربرد گسترده‌ي مواد مركب در صنايع مختلف، شناخت مدل‌هاي شكست سازه‌هاي مركب از اين مواد در برابر بار‌هاي وارده حائز اهميت است. در اين مقاله رفتار و مدل‌هاي شكست لوله‌هاي كامپوزيت ساخته شده به روش رشته پيچي با الياف شيشه، داراي لاينر داخلي و ذرات نانو سيليكا، تحت بار ضربه محلي مورد آزمايش و بررسي قرار گرفته‌ است. با استفاده از دستگاه رشته پيچي نيمه اتوماتيك، عمل رشته پيچي الياف انجام شده‌است. ذرات نانو سيليكا در ساخت نمونه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند و طي فرآيند مخلوط كردن با ماده‌ي زمينه براي همگن سازي بهتر با بهره گيري از دستگاه فراصوت مخلوط شدند. 16 نمونه‌ي لوله‌ي كامپوزيت با زاويه‌ي پيچش الياف 55± ساخته شد. آزمايش ضربه، با استفاده از دستگاه تفنگ گازي و با سرعت‌هاي 118، 113، 108 و 100 متر بر ثانيه انجام شده است. افزودن ذرات نانو سيليكا باعث افزايش مدول الاستيك و استحكام در ماده‌ي زمينه مي‌شود. اين در حالي است كه وجود لاينر ترد رفتار پوسته‌ي كامپوزيت را تحت تأثيرخود قرار مي‌دهد. در تمام آزمايش‌هاي انجام شده نفوذ پرتابه به داخل لوله رخ داده و مشاهدات تجربي شامل سطح شكست به‌وجود آمده در اثر برخورد و همچنين شكست ماده‌ي زمينه اصلي و پارگي الياف مورد بحث و بررسي قرار گرفته‌است.

Due to the extensive use of composite materials in various industries, recognizing the failure models of these materials is very important. In this article, the behavior and failure models of composite pipes made by filamentwound with fiberglass, with internal liner and silica nanoparticles under local impact tested and examined. Filament winding is performed using a semiautomatic filamentwound device. Nano particles of silica that are used in the manufacturing the samples during the process of mixing and for better homogenization, the ultrasound is used. The filament winding angle of all 16 tubes was ±55. Impact test, using a gas gun with speeds of 118, 113, 108 and 100 meters per second is done. Add silica nanoparticles increases the elastic modulus and strength of the matrix. However, the existence of brittle liner, the composite shell behavior puts under its effect. In all tests, penetration of the projectile into the tube were occurred. The failure area due to impact, were same to the diameter of the projectile. Rupture of fibers failures in the matrix is the most important models of failure that were observed in impacted composite tubes. The experimental observation were reported, discussed and commented upon.