بررسی تأثیر دوخت لایه‌های تقویت‌کننده بر خواص خمشی کامپوزیت‌های شیشه – اپوکسی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

2 دانشیار دانشکدة مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

3 دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

4 کارشناسی ارشد مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

چکیده

به‌منظور جلوگیری از تورق و بهبود رفتار خمشی کامپوزیت­های چندلایه، از روش دوخت لایه­ها در راستای ضخامت استفاده می‌شود. در این پژوهش تأثیر پارامترهای دوخت بر رفتار خمشی کامپوزیت‌های شیشه / اپوکسی بررسی شده است. بدین‌منظور، لایه‌های تقویت­کننده شیشه­ای با نخ دوخت صنعتی در زوایای صفر، 45، 90 و ترکیبی از این زاویه­ها دوخته شدند. همچنین لایه‌های مختلف کامپوزیت با چیدمان‌های متفاوت به‌هم دوخته شدند. پس از مرحلة آماده­سازی تقویت­کننده­ها، کامپوزیت‌هایی هشت‌لایه با زمینة اپوکسی با روش دستی ساخته شد. نمونه­های کامپوزیت ساخته‌شده با سه سرعت مختلف تحت آزمایش خمش سه‌نقطه­ای قرار گرفتند. نتایج نشان می­دهد دوخت لایه­های میانی تقویت­کننده تأثیر قابل ملاحظه­ای بر افزایش استحکام و مدول خمشی دارد. همچنین نمونه­هایی که در چند راستا دوخته شده­اند نسبت به نمونه­هایی که در یک راستا دوخته‌شده‌اند­ یا حتی دوختی روی آنها انجام نشده است، 20 تا 50 درصد استحکام خمشی کمتری دارند.

کلیدواژه‌ها


[1] R. Hesami, H. Hassani, S. Ajeli, A. Zadhoosh, Investigation into the energy absorption capacity of reinforced composite by 3D weft-knitted fabrics, Journal of Textile Science and Technology, Vol. 2, No. 2, pp. 65-70, 2012. (in Persian)

[2] L. Tong, A. P. Mouritz, M. K. Bannister, 3D fibre reinforced polymer composites, London, Elsevier, 2002.

[3] J. Nie, Y. Xu, L. Zhang, X. Yin, L. Cheng, J. Ma, Effect of stitch spacing on mechanical properties of carbon/silicon carbide composites, Composites Science and Technology, Vol. 68, pp. 2425–2432, 2008.

[4] K. A. Dransfield, M. G. Bader, The effect of cross stitching with an aramid yarn on the delamination fracture toughness of CRFPs, Proceeding of The 3rd International Conference on Deformation & Fracture of composites, Liverpool, UK, pp. 414-423, 1995.

[5] A. P. Mouritz, K. H. Leong, I. Herszberg, A review of the effect of stitching on the in-plane mechanical properties of fibre-reinforced polymer composites, Composites Part A, Vol. 28, pp. 979-991, 1997.

[6] M. Karahan, N. Karahan, Y. Ulcay, R. Eren, Investigation into the tensile properties of stitched and unstitched woven Aramid/Vinyl Ester composites, Textile Research Journal, Vol. 80, pp. 880-891, 2010.

[7] A. Yudhanto, N. Watanabe, Y. Iwahori, H. Hoshi, The effects of stitch orientation on the tensile and open hole tension properties of carbon/epoxy plain weave laminates, Materials & Design, Vol. 35, pp. 563-571, 2012.

[8] A. Yudhanto, N. Watanabe, Y. Iwahori, H. Hoshi, Compression properties and damage mechanisms of stitched carbon/epoxy composites, Composites Science and Technology, Vol. 86, pp. 52-60, 2013.

[9] K. T. Tan, A. Yoshimura, N. Watanabe, Y. Iwahori, T. Ishikawa, Effect of stitch density and stitch thread thickness on damage progression and failure characteristics of stitched composites under out-of-plane loading, Composites Science and Technology, Vol. 74, pp. 194-204, 2013.

[10] K. Bilisik, G. Yolacan, Experimental characterization of multistitched two-dimensional (2D) woven E-Glass/Polyester composites under low-velocity impact load, Journal of Composite Materials, Vol. 48, pp. 2145-2162, 2014.

[11] K. Bilisik, G. Yolacan, Experimental determination of bending behavior of multilayered and multidirectionally-stitched E-Glass fabric structures for composites, Textile Research Journal, Vol. 82, pp. 1038-1049, 2012.

[12] K. Vallons, G. Adolphs, P. Lucas, S. Lomov, I. Verpoest, The influence of the stitching pattern on the internal geometry, quasi-static and fatigue mechanical properties of glass fibre non-crimp fabric composites, Composites Part A, Vol. 56, pp. 272-279, 2014.

[13] L. Che, G. Xu, T. Zeng, S. Cheng, X. Zhou, S. Yang, Compressive and shear characteristics of an octahedral stitched sandwich composite, Composite Structures, Vol. 112, pp. 179-187, 2014.

[14] A. Yudhanto, N. Watanabe, Y. Iwahori, H. Hoshi, Effect of stitch density on fatigue characteristics and damage mechanisms of stitched carbon/epoxy composites, Composites Part A, Vol. 60, pp. 52-65, 2014.

[15] A. Yudhanto, N. Watanabe, Y. Iwahori, H. Hoshi, Effect of stitch density on tensile properties and damage mechanisms of stitched carbon/epoxy composites, Composites Part B, pp. 151–165, 2013.

[16] J. Herwan, A. Kondo, S. Morooka, Effect of stitching parameter on mode II delamination properties of vectran stitched composites, 16th European Conference on Composite Materials ECCM, Seville, Spain, pp. 22-26, 2014.

[17] V. Nanthagopal, T. Senthilram, V. R. Giri, Flexural and impact studies on stitched self-reinforced polypropylene composites, Journal of Thermoplastic Composite Materials, Vol. 27, pp. 1504-1514, 2014.

[18] O. Demircan, T. Kosui, S. Ashibe, A. Nakai, Effect of stitch and biaxial yarn types on tensile, bending, and impact properties of biaxial weft-knitted composites, Advanced Composite Materials, Vol. 20, pp. 239-260, 2013.

[19] A. Yudhanto, G. Lubineau, I. A. Ventura, N. Watanabe, Damage characteristics in 3rd stitched composites with various stitch parameters under in-plane tension, Composites Part A, Vol 71, pp. 17-31, 2015.

[20] Standard test method for void content of reinforced plastics, ASTM Standard D. 790, 2003.

[21] M. Tehrani, Numerical modeling of bending behavior of intra-ply hybrid composites using finite element method, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 2, No. 4, pp. 59-66, 2016. (in Persian)