اثر پارامترهای آزمون برش ریلی با شکاف V بر خواص برشی داخل صفحه‌ای کامپوزیت‌های شیشه-اپوکسی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مکانیک، صندوق پستی 13114-16846

چکیده

از آنجا که شناسایی خواص برشی داخل صفحه ­ای، برای طراحی ساختارهای کامپوزیتی ضروری است. روش ­های متعددی برای انجام آزمون برش روی مواد کامپوزیتی ارائه شده است. برش ریلی نمونه­ دارای شکاف Vشکل، جدیدترین آزمونی است که برای برش مواد کامپوزیتی ارائه و در سال 2005 به عنوان استاندارد معرفی شده است. در این پژوهش، با مدل­ سازی عددی این آزمون در نرم ­افزار اجزای محدود، ضمن بررسی وضعیت نمونه تحت آزمون استاندارد، اثر چند مورد از خطاهای معمول حین آزمون، مانند عدم هم­ محوری، تغییر در شرایط مرزی نمونه در اثر لغزش صفحه ­های نگه ­دارنده و نیز انحراف در زاویه الیاف بررسی شده است. بر­اساس نتایج به­ دست آمده، لغزش صفحه­ های نگه ­دارنده نسبت به نمونه و در نتیجه بارگذاری لبه­ ای نمونه، در مقایسه با سایر خطاهای بررسی شده، بیشترین اثرگذاری را روی نتایج دارند. افزون بر این، خطا در راستای قرارگیری الیاف نیز از مسائل مهمی است که باید حین تولید نمونه ­ها مورد توجه قرار گیرد. انحراف خط سنجش نمونه از محور بارگذاری، کمترین مقدار اثرگذاری را نسبت به سایر خطاهای بررسی شده، روی نتایج دارد. هرچند این خطاها می­ توانند روی نتایج اثرگذار باشند، اما بررسی ­ها نشان داد، اثرگذاری آن­ ها قابل توجه نیست. در نهایت، خواص برشی داخل صفحه ­ای نمونه­ هایی از جنس شیشه-اپوکسی به­ کمک آزمون استخراج شد. مدول برشی نمونه­ دارای شکاف Vشکل تقریباً با مدول برشی به ­دست آمده از آزمون سه­ ریلی یکسان است، ولی استحکام برشی حدوداً %36 افزایش نسبت به روش سه­ ریلی را نشان می­ دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of V-Notched Rail Shear Test Parameters on In-Plane Shear Properties of Glass/Epoxy Composites

نویسندگان [English]

  • Fathollah Taheri-Behrooz
  • Hosein Salehi Moghaddam
Department of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, P.O. Box 16846-13114, Tehran, Iran
چکیده [English]

Since characterization of in-plane shear properties of composite materials is necessary for designing composite structures, there are many methods for shear testing of composite materials. V-notched rail (VNR) shear test method is the latest method published as ASTM D7078 in 2005. Strain and stress states of VNR specimens were investigated numerically by adopting a commercial finite element software. The effect of measurement errors on the results was also analyzed. Although, the experimental programs were implemented based on standard considerations, the possibility of some errors was unavoidable. The sources of errors originated from misalignment of the specimen with respect to the loading axis, application of end loading instead of face loading and fiber misalignment. According to the obtained results, slipping of the specimen within the fixture grip plates had the most important effect on the results in comparison to two other error sources. In addition, fiber misalignment was another important source of erroneous results which needed to be considered during testing. Misalignment of the specimen with respect to loading axis showed the least effect on the shear properties of the specimens compared to others. Some other errors also affected the stress state of the specimen. However, our investigations showed that their effect on the shear properties was negligible. Finally, glass/epoxy specimens were evaluated experimentally by V-notched rail shear test method. Shear modulus of the V-notched specimens was almost equal with the modulus of three rail specimens. However, the shear strength measured by the V-notched rail shear test method was approximately 36% higher than that measured by the three rail test method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polymer composite
  • in-plane shear properties
  • shear testing of composites
  • V-notched rail shear test
  • finite element analysis