بررسی تجربی و عددی رفتار خستگی چندلایه های کامپوزیتی کربن/اپوکسی تقویت شده با نانوالیاف

چندلایه های کامپوزیتی مواد پیشرفته مهندسی هستند که به دلیل خواص منحصر بفرد، در صنایع مختلف به فراوانی مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر نانوالیاف الکتروریسی شده بر روی رفتار شکست و خستگی در چندلایه های کامپوزیتی و همچنین بررسی عملکرد مدلسازی المان محدود با روش المان های چسبنده در شبیه سازی رفتار خستگی این کامپوزیت ها است. بدین منظور نمونه های کامپوزیتی از لایه های پیش آغشته کربن/ اپوکسی ساخته شده و با جایگذاری نانوالیاف نایلون 6.6 در بین لایه میانی نمونه ها تقویت شدند. سپس نمونه ها تحت بارگذاری استاتیکی و خستگی مود I قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانوالیاف موجب افزایش 2 برابری چقرمگی شکست در نمونه های کامپوزیتی می شود. در بارگذاری خستگی نیز نرخ رشد ترک در نمونه های تقویت شده کاهش چشم گیری داشت. به طوری که در نسبت انرژی کرنشی ، نانوالیاف موجب کاهش 8 برابری نرخ رشد ترک شد. از روش مدل ناحیه چسبنده (CZM) به منظور بررسی کارایی المان محدود در شبیه سازی رشد آسیب بین لایه ای تحت بار خستگی، در نمونه های تقویت شده با نانوالیاف استفاده شد. به منظور مدلسازی رفتار خستگی از مدل آسیب پیش رونده تورون استفاده شد. تطابق قابل قبول روش المان محدود با داده های تجربی، نشان داد که روش ناحیه چسبنده ابزار مناسبی به منظور شبیه سازی گسترش آسیب خستگی در چندلایه های کامپوزیتی تقویت شده با نانوالیاف می باشد.