نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی - واحد تهران حنوب

2 دانشگاه آزاد اسلامی - واحد تهران جنوب

3 هیئت علمی دانشگاه خواجه نصیر

10.30501/jamt.2022.342826.1225

چکیده

در این کار پژوهشی، تاثیر اعمال سیکل های حرارتی بر رفتار ضربه چند لایه الیاف-فلز ساخته شده از آلومینیوم و کامپوزیت اپوکسی- الیاف کربن مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، در ابتدا چندلایه های الیاف فلز با چیدمان های متفاوت الیاف کربن (˚0/˚0/˚0/˚0، ˚90/˚90/˚90/˚90، ˚30+/˚30-/˚30-/˚30+ و ˚0/˚90/˚90/˚0) ساخته شدند و تحت سیکل های حرارتی، 0، 1، 10، 30، 50، 70 و 90 سیکل قرار گرفتند. برای انجام هر سیکل حرارتی، نمونه ها ابتدا داخل آون به مدت 15 دقیقه قرار داده شدند تا دمای آن ها از دمای محیط به دمای 100 سانتی گراد برسد. سپس نمونه ها به مدت 5 دقیقه در این دما نگه داری شدند و پس از آن از آون خارج و در دمای محیط به مدت 15 دقیقه رها شدند تا دمای آن‌ها به دمای محیط برسد. سپس، رفتار ضربه این نمونه ها توسط آزمون ضربه چارپی مورد بررسی قرار گرفت و توسط روش های ماکروساختاری و میکروساختاری مکانیزم های مرتبط شناسایی شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که اعمال سیکل های حرارتی بر چیدمان‌های تک جهته (˚0/˚0/˚0/˚0 و ˚90/˚90/˚90/˚90) در ابتدا باعث بهبود قابلیت جذب انرژی در این سازه ها شد که به ترتیب بیش ترین بهبود در این چیدمان ها 21.4 و 19.4 % می باشند. نتایج نشان داد که با تغییر چیدمان ها مکانیزم های بهبود و کاهش قابلیت جذب انرژی به سیکل های حرارتی بالاتر منتقل شد. بررسی میکروساختاری نشان داد که با اعمال سیکل حرارتی رفتار شکست تغییر کرده و چسبندگی بین الیاف کربن و زمینه از بین رفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of Thermal Cycles on the Impact Performance of Carbon Fibers-Epoxy/Aluminum Fibers Metal Laminates

نویسندگان [English]

  • mohammad askari 1
  • Mehrdad Javadi 2
  • Reza Eslami Farsani 3
  • Abdolreza Geranmayeh 1

1 Islamic Azad University - South Tehran Branch

2 Islamic Azad university - South Tehran Branch

3 Faculty of Mechanical Engineering K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

In the current study, the effect of performing the thermal cycling on the impact behavior of fiber metal laminates (FMLs) fabricated by aluminum and carbon fibers/epoxy composites was investigated. To do so, firstly the FMLs with the various configurations of carbon fibers (0˚/0˚/0˚/0˚, 90˚/90˚/90˚/90˚, +30˚/-30˚/-30˚/+30˚ and 0˚/90˚/90˚/0˚) were fabricated and set into the oven under the thermal cycling conditions with the 0, 1, 10, 30, 50, 70 and 90 cycles. For each thermal cycle, the samples were put into the oven for 15 min to reach the temperature of them from the ambient temperature to 100˚C. Then, the samples were maintained at this temperature for 5 min. After that, FMLs were extracted from the oven to reduce those down to ambient temperature for 15 min. After that, the impact behavior of these samples was investigated by Charpy impact test and the related mechanisms were characterized by macrostructural and microstructural methods. The obtained results showed that the performing the thermal cycling on the unidirectional samples (0˚/0˚/0˚/0˚ and 90˚/90˚/90˚/90˚) firstly improved the absorbed energy capability, which the maximum improvement in these configurations were 21.4 and 19.4 %, respectively. It was also found that by changing the configurations, the improvement and reduction of absorbed energy capability were transferred in the higher thermal cycles. The microstructural investigations showed that by performing the thermal cycles, the fracture behavior changed and the adhesion between carbon fibers and epoxy matrix deteriorated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber metal laminates
  • Impact behavior
  • Thermal cycle
  • Carbon fibers