بررسی تجربی نفوذ شبه استاتیکی نفوذ کننده با هندسه های مختلف، درون چندلایه کامپوزیتی شیشه - اپوکسی

در این تحقیق، تأثیر هندسه نفوذ کننده بر فرآیند نفوذ شبه استاتیکی در کامپوزیت لایه ای شیشه/ اپوکسی با الیاف بافته شده، به شکل تجربی، مورد مطالعه قرار می گیرد. آزمایش های نفوذ با نرخ بارگذاری پایین، توسط نفوذ کننده های استوانه ای با شش هندسه دماغه تخت، نیم کروی، مخروطی با زاویه دماغه های 37 و 90 درجه و اجیوال با شعاع کالیبر 1.5 و 2.5، انجام شده و رفتار چندلایه کامپوزیتی، از جمله میزان جذب انرژی، نیروی تماسی، مکانیزم های گسیختگی و نیروی اصطکاک، برای نفوذ کننده های مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. ماده مرکب با 18 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 45 درصد و به روش لایه چینی دستی تولید شده است. بررسی نتایج نشان می دهند که منحنی نیرو- جابجایی نفوذ کننده، در حالت کلی، از پنج ناحیه تشکیل می شود که وابسته به شکل هندسی دماغه نفوذ کننده، در برخی از نفوذ کننده ها تعدادی از این نواحی دیده نمی شوند و یا طویل تر یا کوتاه تر می گردند. بیشترین نیروی تماسی را نفوذ کننده های کند ارائه می کنند. نفوذ کننده اجیوال با شعاع کالیبر 2.5 به نیروی کمتری برای نفوذ کامل به درون کامپوزیت نیازمند است و از این جهت بهترین عملکرد را نشان می دهد. مقایسه انرژی جذب شده نشان می دهد که در یک جابجایی (عمق نفوذ) یکسان، هدف کامپوزیتی انرژی بیشتری از نفوذ کننده های کندتر جذب می کند. نفوذ کننده مخروطی ˚37 بیشترین انرژی را برای نفوذ کامل نیاز دارد که مقدار آن 2.6 برابر انرژی مورد نیاز نفوذ کننده تخت است. طول دماغه بیشتر، افزایش جابجایی تا نفوذ کامل را به همراه دارد.