بررسی جذب انرژی در کامپوزیت های تقویت شده با پارچه های حلقوی پودی سه بعدی

ظرفیت جذب انرژی یکی از مهمترین گزینه ها در انتخاب مواد برای بسیاری از کاربردهای مهندسی مانند قطعات ضربه گیر در اتومبیل ها، کلاه های ایمنی مورد استفاده در دوچرخه و موتور سواری، محوطه های ساختمان سازی و نیز بسته بندی برای کالاهای شکننده، می باشد. مواد مورد استفاده در جاذب های انرژی باید تغییر شکل پلاستیک را به عنوان مکانیزم اصلی جذب انرژی بکار گیرند، ضمن اینکه سبکی وزن در این مواد بسیار مورد توجه می باشد. علیرغم استفاده از کامپوزیت های تقویت شده با منسوج های دوبعدی (چندلایی ها) در یک دوره طولانی، استفاده از آنها در بسیاری ازکاربردهای ساختمانی محدود شده است که این محدودیت ها ناشی از مشکلات تولیدی مانند زمان و هزینه بالای لایه چینی دستی و ویژگی های ضعیف مکانیکی از جمله آویزش ضعیف لایه های پیش آغشته و عدم رسیدن به شکل های پیچیده در قالب گیری است. از مشکلات مکانیکی مهم دیگر چند لایی ها، مقاوت پایین آنها به ورقه ورقه شدن می باشد. در تلاشی گسترده برای غلبه بر بسیاری از این مشکلات در طول چند دهه گذشته توجه زیادی به کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با سازه های لیفی سه بعدی شده است چراکه هزینه تولید این کامپوزیت ها نسبت به چند لایی ها پایین تر و مقاومت درون ضخامت بهتری را ارایه می کنند. بیشترین توجه به فرایندهای نساجی از قبیل بافندگی تاری پودی، بریدینگ، بخیه زنی و بافندگی حلقوی برای تولید این کامپوزیت ها شده است. در میان این فرایندها، بافندگی حلقوی به موجب قابلیت تولید سریع اجزا و همچنین قابلیت دستیابی به شکل های پیچیده در قالب گیری به دلیل مقاومت پایین آنها در برابر تغییر شکل و ساختار سلولی یکی از مناسب ترین فرآیندها می باشد. برای نیل به این مقصود، دو ساختار حلقوی پودی یکروسیلندر ساده و دوروسیلندر ریب با تراکم های سطحی متفاوت از نخ نایلون مولتی فیلامنت تکسچره شده 150 دنیری بر روی ماشین های گردباف بافته شد. سپس پارچه ها با استفاده از فرایند گرما شکل دهی در آون با دمای 180 درجه سانتیگراد و مدت زمان 5 دقیقه به کمک استفاده از قالبهای خاص سه بعدی شدند. برجستگی های سه بعدی روی پارچه ها به دو شکل هندسی مخروطی سرصاف و نیمکره ای با دو تراکم کم و زیاد ایجاد شدند. پارچه های سه بعدی شده به وسیله رزین اپکسی پوشش داده شده و برای رسیدن به یک جاذب انرژی ایده آل در یک بستر پلیمری از فوم پی وی سی قرار گرفتند. برای قرار گیری پارچه ها در بستر پلیمری، قالبی با ابعاداستاندارد تهیه گردید. پارچه سه بعدی در میان آن قرار گرفت و سپس فوم پی وی سی به اندازه یکسان در دو طرف پارچه درون قالب ریخته شد و در آون به مدت زمان و حرارت مناسب قرار داده شد. نمونه ها بر مبنای روش طراحی آزمایش تاگوچی l8 آماده گردید و مورد آزمایشات شبه استاتیک کشش و فشار و آزمایش دینامیکی ضربه وزنه ثقلی و پاندولی قرار گرفتند. نتایج حاصل به کمک نرم افزارmini tab مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و نمونه بهینه مشخص گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که نمونه تقویت شده بوسیله پارچه دورو سیلندر ریب با تراکم سطحی بالا و ساختار اشکال هندسی مخروطی سر صاف با تراکم سطحی بالا در آزمون استحکام کششی و فشار بالاترین مقاومت را از خود نشان داد. همچنین در آزمون ضربه وزنه ثقلی و پاندولی نمونه با همان شرایط ذکر شده اما با برجستگی های نیمکره ای، نمونه بهینه شناخته شد. سپس به کمک نرم افزار spss نمونه بهینه با نمونه پی وی سی بدون پارچه مورد تحلیل آماری قرار گرفت که نتایج حاکی از معنی دار بودن تفاوت مابین ویژگی های بررسی شده دراستفاده از پارچه حلقوی برای تقویت فوم پی وی سی می باشد.