مطالعه تجربی و عددی رفتار ضربه کم‌سرعت کامپوزیت‌های زمینه پلیمری هیبریدی کولار - بازالت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک- دانشگاه سیستان و بلوچستان- زاهدان- ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

امروزه کامپوزیت‌ها به دلیل داشتن نسبت استحکام به وزن بسیار بالا در مقایسه با فلزات، کاربرد‌های بسیار زیادی در صنایع هوافضا، خودرو‌سازی، ساختمان سازی و ... پیدا کرده‌اند. یکی از بزرگترین چالش‌ها و مسائل مورد توجه رفتار این مواد در مقابل بارهای ضربه‌ای می‌باشد. در این پژوهش اثر فرآیند ضربه کم‌سرعت روی کامپوزیت های هیبریدی لایه‌ای بررسی شده است. کامپوزیت‌ها از جنس کولار-بازالت و به روش لایه‌گذاری دستی ساخته شدند. نمونه‌های ساخته شده در شش نوع مختلف لایه‌چینی شامل هیبرید نشده، هیبرید یکی درمیان و هیبرید ساندویچی بودند. کلیه‌ی نمونه‌ها دارای 13 لایه و ضخامت تقریباً یکسان بودند. جهت بررسی رفتار تجربی نمونه‌های کامپوزیتی از آزمون ضربه وزنه افتان استفاده شد. آزمون ضربه با مقدار انرژی 40 ژول به انجام رسید. این کار جهت مقایسه تخریب لایه‌چینی‌های مختلف و انتخاب بهترین و به نوعی مقاوم‌ترین نوع لایه‌چینی صورت گرفت. همه‌ی این آزمایش‌ها در نرم‌افزار المان محدود آباکوس مدلسازی شده و مورد تحلیل قرار گرفت. در پایان نتایج تجربی و عددی مقایسه و میزان خطای خروجی آن‌ها بدست آورده شد. نتیجه کلی گرفته شده نشان‌دهنده آن است که هیبرید کردن کامپوزیت‌ها تأثیر بسیار خوبی در خواص ضربه آن‌ها دارد. مقدار انرژی جذب شده در نمونه‌هایی که بصورت یکی در میان هیبرید شده‌اند از هر حالت دیگری بیشتر است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An experimental and numerical study on the low-velocity impact behavior of polymer matrix Kevlar-Basalt hybrid composites

نویسندگان [English]

  • mohammadreza karamooz 1
  • Hossein Rahmani 2
  • Hamed Khosravi 3
1 department of mechanical engineering
2 Department of mechanical engineering, shahid nikbakht faculty, University of Sistan and baluchestan, Zahedan, Iran
3 University of Sistan and Baluchestan
چکیده [English]

Composite materials are used widely in military, nuclear, vehicle, and aerospace industries because of the high strength-to-weight ratio. One of the biggest challenges about these materials is the behavior of them under impact or high strain rate loadings. In this research, the effect of the low-velocity impact on the hybrid-laminated Kevlar-Basalt composites is investigated. These composites plates are made by Hand-layup method. The samples made of six type of stacking sequence contains sandwich hybrid, intercalated and not hybrid. All of the samples have 13 layers and same thickness. To apply an impact load to specimens, Drop-weight test setup is used. The experimental tests have been done for 40J applied energy. The aim of this research is to comparison the destruction rate of the different samples and select the best and most resistance one. In addition to experiential testing, all specimens are simulated in finite element software ABAQUS and have been analyzed. At the end, experimental and numerical results are compared. The results show that the composite hybridization has very excellent effect on their impact properties. The absorbed energy of the samples that have hybridized with intercalated configuration is more than other samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hybrid composite
  • Stacking sequence
  • Low-velocity impact test
  • Absorbed Energy