Effect of layer angle on mechanical properties of epoxy-fiberglass composite

  • سال انتشار: 1404
  • محل انتشار: Contributions of Science and Technology for Engineering، دوره: 2، شماره: 2
  • کد COI اختصاصی: JR_CSTE-2-2_002
  • زبان مقاله: انگلیسی
  • تعداد مشاهده: 121
دانلود فایل این مقاله

نویسندگان

Mohsen Motamedi

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan, Shahreza Campus, I.R. Iran

Mohammad Elahifar

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan, Shahreza Campus, I.R. Iran

چکیده

This study investigates the influence of fiber orientation angles on the mechanical performance of ۷-layer epoxy/fiberglass composites under tensile loading. Given the growing demand for advanced materials in aerospace, medical, and marine applications, optimizing composite properties—such as Young’s modulus and stress concentration—is critical. Using ABAQUS for finite element simulation and Design Expert software for Design of Experiments (DoE), we analyzed stress distribution and mechanical response across ۳۰ fiber angle configurations. The Response Surface Methodology (RSM) was employed to minimize experimental runs while evaluating three key outputs: longitudinal and transverse Young’s moduli and stress concentration factor (K). ANOVA results confirmed model significance (p < ۰.۰۵) with high R² values (> ۰.۹۸), ensuring robust statistical fits. Quadratic and cubic models were derived for K and Young’s moduli, respectively. Optimization yielded two angle sets: (۳۶.۸°, ۱۲۴°, ۲۸.۴°) for balanced E_x (۲۳.۸۲ GPa), E_y (۲۰.۸۶ GPa), and K (۲.۶۸); and (۸۳.۲°, ۱۳۱.۶°, ۶۱.۳°) for minimized K (۲.۳۸) with E_y> ۱۰ GPa (۲۸.۱۳ GPa). These results demonstrate that fiber angles critically govern anisotropic behavior, with specific orientations reducing stress concentrations by up to ۱۲% while maintaining stiffness.

کلیدواژه ها

Polymer composite, Mechanical properties, Composite fiber angle, Stress concentration, Response Surface Methodology

اطلاعات بیشتر در مورد COI

COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.

کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.