بررسی اثرات هایژروگرمایی روی مواد چسبنده و اتصالات برشی لب به لب دوگانه ورقه های کامپوزیتی CFRP

قیمت: 46,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

بررسی اثرات هایژروگرمایی روی مواد چسبنده و اتصالات برشی لب به لب دوگانه ورقه های کامپوزیتی CFRP

عنوان لاتین

An investigation of hygrothermal effects on adhesive materials and double lap shear joints of CFRP composite laminates

هدف این مقاله این بود تا اثرات هایژوگرمایی را در مورد رفتار مکانیکی اتصالات برشی لب به لب دوگانه از ورقه های کامپوزیتی کربن/اپوکسی بررسی کند، که با استفاده از فیلم چسبنده اپوکسی SY14 به هم متصل شده بودند. اول، روش تجربی برای ارزیابی ویژگیهای وابسته چسبنده و پاسخ استاتیکی اتصال لب به لب دوگانه ورقه کامپوزیتی در شرایط محیطی مختلف مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها به دسته های : دمای اتاق/ خشک (RD) ، دمای اتاق / تر (RW) ، دمای افزایش داده شده / خشک (ED) و دمای افزایش داده شده /تر (EW) گروه بندی شدند. نمونه های تر در دمای 90oC به مدت 60 ساعت درون آب دیونیزه شده فروبرده شدند و دمای افزایش داده شده 95 C است. آزمونهای کششی در دمای اتاق و دمای افزایش داده شده (95 C) در یک محفظه کنترل شده انجام شدند. نتایج نشان داد که ماژول الاستیک و استحکام کششی پس از قرار گرفتن در معرض محیط مرطوب به ترتیب حدود 24% و 27% کاهش یافتند. و یک تنزل زیاد هنگام قرار داشتن در معرض دمای بالا پیدا شد در حالیکه کشسانی مقدار قابل توجهی شد. حالت های شکست اتصالات برشی دو لبه با بازرسی چشم مطالعه شد. متوجه شدیم که هر دو شکست چسبنده و چسبناک برای نمونه-های خشک در دمای اتاق اتفاق افتاد. در حالیکه حالتهای شکست پس از قرار گرفتن در معرض رطوبت و شکست چسبنده در دمای افزایش داده شده، توسط شکست چسبناک مغلوب شدند. دوم، از یک مدل المان محدود برای شبیه سازی تکامل خرابی اتصالات دو لبه استفاده شد. فرایند پخش شدگی رطوبت ، تنش باد کننده و تنش حرارتی در آن گنجانده شد. و قانون چسبناکی وابسته به هایژروگرمایی برای مطالعه تکامل خرابی درنظر گرفته شد. معلوم شد حالتهای شکست شدیدا به استحکام ضعیفتر چسبنده و چسبناک وابسته بودند. جذب رطوبت باعث تنزل رتبه زیادی در استحکام چسبناک شد، بنابراین حالتهای شکست عمدتا شکست چسبناک بودند. دمای افزایش داده شده استحکام چسبنده را به صورت جدی کاهش میدهد، بنابراین شکست چسبنده غالب میشود. مطابقت خوبی بین بارهای شکست پیش بینی شده و نتایج تجربی حاصل شد. و حالتهای شکست پیش بینی شده نیز با پدیده تجربی سازگار بودند.

This paper was aimed to investigate the hygrothermal effects on the mechanical behavior of the double lap shear joints of Carbon/Epoxy composite laminates, which were bonded using epoxy adhesive film SY14. First, experimental method was used to evaluate the hygrothermal dependent properties of the adhesive and the static response of composite laminate double lap joints at various environment conditions. The specimens were grouped into room temperature/dry (RD), room temperature/wet (RW), elevated temperature/dry (ED) and elevated temperature/wet (EW). The wet specimens were immersed in deionized water at temperature of 90
C for 60 h and the elevated temperature is 95
C. Tensile tests were carried out at room temperature and elevated temperature (95
C) in a controlled chamber. Results showed that the elastic modulus and tensile strength decreased about 24% and 27% respectively after exposure to humidity environment. And a large degradation was found when exposure to high temperature while the plasticity became notable. The failure modes of the double lap shear joints were studied by visual inspection. It was found that both adhesive and cohesive failure happened for dry specimens at room temperature. While failure modes were dominated by cohesive failure after moisture exposure and adhesive failure at elevated temperature. Second, a finite element model was utilized to simulate the damage evolution of the double lap joints. The moisture diffusion process, swelling stress and thermal stress were included. And hygrothermal dependent cohesive law was considered to study the damage evolution. It revealed that failure modes were highly dependent on the weaker strength of adhesive and cohesive. Moisture absorption caused large degradation in cohesive strength, so the failure modes were mostly cohesive failure. Elevated temperature decreases strength of adhesive seriously, so adhesive failure dominates. Good agreement was achieved between the predicted failure loads and experimental results. And the predicted failure modes were also consistent with the experimental phenomenon.