مطالعه رفتار سیکلیک، عمر و خرابی خستگی کم چرخه جابجایی- کنترل در کامپوزیت پایه پلیمری تقویت شده با الیاف کربن سوراخ دار تحت نرخ ها و دامنه های بارگذاری مختلف

در این مقاله، به بررسی اثرات نرخ بارگذاری بر رفتار خستگی کم چرخه در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن پرداخته شده است. ابتدا، قطعات کامپوزیتی سوراخ دار، تحت بارگذاری کششی در دو فرکانس اعمال بار مختلف قرار گرفته شده تا دامنه مورد استفاده در آزمون خستگی کم چرخه بدست آید. سپس نمونه ها تحت بارگذاری خستگی در سه مقدار جابجایی و پنج فرکانس بارگذاری قرار گرفتند و تاثیر آن ها در مقدار بیشینه و کمینه تنش در هر سیکل، عمر خستگی و مقادیر تنش دامنه و میانگین محاسبه و در انتها، تصاویر سطح شکست و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ارائه شدند. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ بارگذاری کششی مقدار بیشینه تنش، به دلیل تمایل بیشتر ماده به رفتار ترد، افزایش پیدا می کند. همچنین بیشینه تنش در جابجایی ثابت و فرکانس های بارگذاری مختلف مقدار کمی با افزایش همراه بوده ولی در فرکانس ثابت و جابجایی های متفاوت بسیار افزایش یافت. عمر خستگی نیز در جابجایی ثابت با افزایش فرکانس بارگذاری روندی افزایشی و در فرکانس بارگذاری ثابت با افزایش جابجایی روندی کاهشی داشت. به کمک تحلیل حساسیت مشخص شد که تغییر فرکانس بارگذاری در جابجایی ثابت همچنین تغییر جابجایی در فرکانس ۱-۵ هرتز تاثیری در مقدار تنش بیشینه نداشته ولی در فرکانس های ۱۰-۲۰ هرتز تاثیرگذار است. رفتار سیکلیک ماده نشان داد که تنش بیشینه در طول سیکل های بارگذاری، به دلیل تجمیع آسیب، کاهش می یابد و سفتی کامپوزیت کاهش می یابد. مکانیزم های آسیب با تغییر فرکانس بارگذاری، تغییر کرده و درصد شکست الیاف با افزایش فرکانس بارگذاری، افزایش یافت.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت پایه پلیمری ، الیاف کربن ، خستگی کم چرخه ، دامنه جابه جایی ، نرخ جابجایی