تاثیر سیم آلیاژ حافظه دار بر مقاومت به ضربه سرعت بالای کامپوزیت لایه ای الیاف- فلز هوشمند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

چندلایه­های الیاف- فلز شامل لایه های کامپوزیت و ورق های فلزات عموماً سبک هم اکنون کاربرد بسیار گسترده­ای در صنایع پیشرفته نظیر صنایع هوایی و هوافضایی پیدا کرده­اند. با معرقی این مواد، پژوهشگران با تلفیق مزایای فلزات و کامپوزیت­ها و استفاده هم زمان آنها در یک سازه­ی هیبریدی، موفق شدند بر معایب فلزات و کامپوزیت­ها مانند خوردگی در فلزات و مقاومت ضربه­ای پایین کامپوزیت­ها غلبه کنند. یکی از مهم­ترین بارگذاری­هایی که چندلایه­های الیاف- فلز در صنعت به ویژه صنایع هوافضا با آن مواجه هستند، بارگذاری ضربه­ای­ است. در این پژوهش تلاش شده با استفاده از خواص استثنایی آلیاژهای حافظه­دار، مقاومت ضربه­ی این نوع سازه را افزایش داد. بدین منظور از سیم­های آلیاژ حافظه­دار نیکل- تیتانیم در حد فاصل بین لایه­های کامپوزیتی زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت با ورق­های آلومینیوم 6061 استفاده شد. نتایج آزمایش ضربه­ی سرعت بالا روی نمونه­ها حاکی از این است که با جاگذاری سیم، انرژی جذب شده در نمونه و متعاقب آن مقاومت شکست به میزان قابل توجهی افزوده می­شود اما افزایش تعداد سیم تاثیر چندانی در انرژی جذب شده و مقاومت به ضربه­ی سازه ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sinmazçelik, Tamer, Egemen Avcu, Mustafa Özgür Bora, and Onur Çoban. A review: Fibre metal laminates, background, bonding types and applied test methods. Materials & Design 32, No. 7,  pp. 3671-3685, 2011.
[2] Vogelesang L. B. and Vlot A., Development of fibre metal laminates for advanced aerospace structures, Journal of Materials Processing Technology 103, No. 1, pp. 1-5, 2000
[3] Cortes P. and Cantwell W. J., The prediction of tensile failure in titanium-based thermoplastic fibre–metal laminates, Composites Science and Technology 66, No. 13, pp. 2306-2316, 2006.
[4] Alderliesten, René, and Rinze Benedictus. Fiber/metal composite technology for future primary aircraft structures, Journal of Aircraft 45, No. 4, pp.1182-1189, 2008.
[5] Cortes, P., and W. J. Cantwell, The prediction of tensile failure in titanium-based thermoplastic fibre–metal laminates, Composites Science and Technology 66, No. 13, 2306-2316, 2006.
[6] Starikov, Roman, Assessment of impact response of fiber metal laminates, International Journal of Impact Engineering 59, pp. 38-45, 2013.
[7] Fatt Michelle S., Hoo, Chunfu Lin, Duane Revilock M., and Dale A., Hopkins, Ballistic impact of GLARE™ fiber–metal laminates, Composite structures 61, No. 1, pp. 73-88, 2003.
[8] Wu Guocai, Jenn-Ming Yang. and Thomas Hahn H., The impact properties and damage tolerance and of bi-directionally reinforced fiber metal laminates, Journal of materials science 42, No. 3, pp. 948-957, 2007.
[9] Kuang K. S. C., Quek S. T. and Cantwell W. J., Morphing and control of a smart fibre metal laminate utilizing plastic optical fibre sensor and Ni-Ti sheet, In Proceedings of the 17th International Conference on Composite Materials. 2009.
[10] Khalili S. M. R., Shokuhfar A., Malekzadeh K. and Ashenai Ghasemi F., Low-velocity impact response of active thin-walled hybrid composite structures embedded with SMA wires, Thin-Walled Structures 45, No. 9, pp. 799-808, 2007.
[11] Zheng Y. J. Jan Schrooten, Kelly A. Tsoi, and Rudy Stalmans. "Thermal response of glass fibre/epoxy composites with embedded TiNiCu alloy wires, Materials Science and Engineering: A 335, No. 1, pp. 157-163, 2002.
[12] Giurgiutiu, Victor, Craig A. Rogers, and Jasper Zuidervaart, Design and preliminary tests of an SMA active composite tab, In Smart Structures and Materials' 97, International Society for Optics and Photonics , pp. 206-216, 1997.
[13] Shimamoto, Akira, Hiroshi Ohkawara, and Fumio Nogata, Enhancement of mechanical strength by shape memory effect in TiNi fiber-reinforced composites, Engineering fracture mechanics 71, No. 4, pp. 737-746, 2004,
[14] Zhang R. X. Ni Q. Q. Natsuki T. and Iwamoto M., Mechanical properties of composites filled with SMA particles and short fibers, Composite Structures, Vol. 79, No. 1, pp.90-96, 2007.
[15] Ni, Q. Q. Zhang, R. X. Natsuki, T. and Iwamoto, M., Stiffness and vibration characteristics of SMA/ER3 composites with shape memory alloy short fibers, Composite structures, Vol. 79, No. 4, pp. 501-507, 2007.
[16] Brosens, Veronique, Ines Ghijselings, Martine Voet, Pieter Leemans, Jan Van Humbeeck, and Guy Willems, Transformation behaviour, bending properties and surface quality of 22 commercial nickel-titanium wires: A batch-to-batch evaluation, British Journal of Medicine and Medical Research 2, No. 4, pp. 597,2012.
[17] Langdon G. S., Y. Chi G. N. Nurick and P. Haupt, Response of GLARE© panels to blast loading, Engineering Structures 31, No. 12, pp. 3116-3120, 2009.