بررسی رفتار خستگی کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) در سطوح تنشی مختلف

مهندسی متالورژی و مواد

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 24 اسفند 1400  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2022.72975.1029

نویسندگان

سمانه صاحبیان ¹؛ احد ضابط ²؛ علیرضا مقدس موسوی زاده³

¹دانشگاه فردوی مشهد

²دانشگاه فردوسی مشهد

³گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران

چکیده

امروزه کامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) برای ساخت پره توربین بادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پره دوربین بادی در طول عمر خود تحت بار خستگی است. در این پژوهش به بررسی ریزساختار شکست خستگی کامپوزیت GFRP با جهت‌گیری الیاف دو جهته [0,90] تحت سطوح بار تنشی زیاد و کم پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا آزمون کشش بر روی نمونه‌های کامپوزیت انجام گرفت. سپس آزمون خستگی در 4 سطح تنش 70، 50، 42 و 35 درصد استحکام نهایی برای نمونه‌های کامپوزیت GFRP انجام شد. در نهایت با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) سطح شکست خستگی نمونه‌های 70 و 35 درصد استحکام نهایی مورد ارزیابی قرار گرفت. استحکام نهایی کامپوزیت طی آزمون کشش برابر با MPa 420 به دست آمد. نتایج خستگی حاصل دارای پراکندگی مطلوبی بود و منحنی برازش شده بر روی نتایج نیز تطابق مناسبی داشت. آنالیز SEM سطح شکست خستگی نمونه‌های کامپوزیت GFRP با جهت‌گیری الیاف دو جهته [0,90] در دو سطح بار 70 و 35 درصد استحکام نهایی، نشان داد که در هر دو نمونه 70 و 35 درصد، مکانیزم بیرون‌زدگی الیاف وجود دارد اما شدت آن در نمونه 35 درصد بیشتر است. همچنین در ساختار شکست خستگی نمونه 35 درصد، اعوجاج قابل توجهی مشاهده گردید که در ساختار شکست نمونه 70 درصد، دیده نشده بود. از طرفی، شکست ترد زمینه در نمونه 70 درصد نسبت به 35 درصد، وضوح بیشتری داشت. این موضوع را می‌توان به افزایش نرمی زمینه در اثر اعمال بار سیکلی ربط داد.

کلیدواژه‌ها

کامپوزیت GFRP؛ خستگی؛ اپوکسی؛ الیاف شیشه