vol. 24, no. 4, 255-277 the impact resistance of fiber...

Key Words:

A B S T R A C T

Available in: http://jips.ippi.ac.ir

Iranian Journal of PolymerScience and Technology Vol. 24, No. 4, 255-277

October-November 2011ISSN: 1016-3255

composite, fiber,

resin,

strain rate,

impact loading

Fiber reinforced composites are widely used instead of traditional materials in

various technological applications. Therefore, by considering the extensive

applications of these materials, a proper knowledge of their impact behavior

(from low- to high-velocity) as well as their static behavior is necessary. In order to

study the effects of strain rates on the behavior of these materials, special testing ma-

chines are needed. Most of the research efforts in this field are focused on application

of real loading and gripping boundary conditions on the testing specimens. In this pa-

per, a detailed review of different types of impact testing techniques and the strain rate

dependence of mechanical and strength properties of polymer composite materials

are presented. In this respect, an attempt is made to present and summarize the meth-

ods of impact tests and the strain rate effects on the tensile, compressive, shear and

bending properties of the fiber-reinforced polymer composite materials. Moreover, a

classification of the state-of-the-art of the testing techniques to characterize composite

material properties in a wide range of strain rates are also given.

(*)To whom correspondence should be addressed. Eـmail: [email protected]

The Impact Resistance of Fiber-Reinforced Polymer Composites: A Review

Mahmood Mehrdad Shokrieh* and Majid Jamal Omidi

Composites Research Laboratory, Center of Excellence in Experimental Solid Mechancis and

Dynamics, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran,

P.O. Box: 16846-13114, Iran

Received 4 April 2010, accepted 10 October 2011

واژه های کلیدی

چکیده

http://jips.ippi.ac.ir :قابل دسترس در نشانی

مجله علوم و تکنولوژی پلیمر،سال بیست و چهارم، شماره 4،

صفحه 277ـ255، 1390ISSN: 1016-3255

مروري بر مقاومت ضربه ای كامپوزيت هاي پلیمري تقويت شده با الیاف

محمود مهرداد شكريه*، مجيد جمال اميدي

تهران، دانشگاه علم و صنعت ايران، دانشكده مهندسي مكانيك، آزمايشگاه تحقيقاتي كامپوزيت، قطب علمي مكانيك جامدات تجربي و ديناميك، صندوق پستي 16846-13114

دريافت: 89/1/15، پذيرش: 90/7/18

* مسئول مكاتبات، پيام نگار:[email protected]

از بسياري در فلزي مواد جاي به انتخابی ماده عنوان به كامپوزيتي مواد از استفاده امروزه، در كامپوزيتي مواد گسترده كاربرد به توجه با بنابراين، مي شود. مشاهده فناوری كاربردهاي ساخت اجزای مكانيكي، شناخت خواص ضربه اي اين مواد )از سرعت كم تا زياد( هم چون خواص ايستای آنها به منظور اطمينان يافتن از قابليت اطمينان سازه حين باربري امري الزم و ضروري است. برای بررسي آثار سرعت كرنش بر رفتار مواد، نياز به استفاده از دستگاه آزمون مناسبي است كه قابليت انطباق و مدل سازي شرايط دقيق رخداد را داشته باشد. به همين دليل، مطالعات اين در شده اند. متمركز شده كنترل شرايط در واقعي شرايط ايجاد روي بيشتر آزمايشگاهي مقاله انواع روش هاي آزمون ضربه و آثار سرعت كرنش بر خواص مكانيكي و استحكامي مواد كامپوزيتي پايه پليمري به طور مشروح و تفصيلي مرور شده است. به عبارت ديگر، هدف از اين كار ارايه خالصه اي از مطالعات و بررسي هاي انجام شده در ارتباط با روش هاي آزمايش ضربه وآثار سرعت كرنش بر خواص كششي، فشاري، برشي و خمشي مواد كامپوزيتي پليمري تقويت شده با الياف است. هم چنين، در انتها براساس مطالعات گسترده انجام شده، دسته بندي كاملي از

انواع روش هاي آزمون در سرعت هاي كرنش مختلف ارايه شده است.

کامپوزيت،

الیاف،

رزين،

سرعت کرنش،

بارگذاري ضربه اي

مروري بر مقاومت ضربه ای کامپوزيت هاي پلیمري تقويت شده با الیاف

مجله علمی ـ پژوهشی، علوم و تکنولوژی پلیمر، سال بیست و چهارم، شماره 4، مهر ـ آبان 1390

محمود مهرداد شکريه، مجید جمال امیدي

257

257 مقدمه..................................................................................................................................................................................258 بررسي دستگاه ها و روش هاي آزمون ضربه اي..................................................258 دستگاه هاي آزمون پاندولي.................................................................................................258 دستگاه هاي آزمون ثقلي............................................................................................................259 دستگاه هاي آزمون تفنگ گازي.....................................................................................

260 دستگاه هاي آزمون هاپکینسون و كولسکي..................................................260 دستگاه های آزمون حلقه انبساطي..............................................................................261 آثار سرعت كرنش بر خواص مواد كامپوزیتي...................................................

آثار سرعت كرنش بر خواص كششي و برشي كامپوزیت هاي 261 پلیمري تقویت شده با الیاف...............................................................................................

آثار سرعت كرنش بر خواص فشاري و خمشي كامپوزیت هاي 263 پلیمري تقویت شده با الیاف...............................................................................................

برشي و فشاري كششي، خواص بر كرنش سرعت آثار 266 كامپوزیت هاي پلیمري تقویت شده با الیاف..............................................267 بحث و نتیجه گیري........................................................................................................................................273 مراجع................................................................................................................................................................................

مقدمهدر گذشته از كامپوزيت ها بيشتر در ساخت سازه هاي ثانويه )فرعي( باره در آگاهي افزايش دليل به امروزه اما، است. مي شده استفاده نحوه شكل دهي اين مواد و افزايش رقابت در بازارهاي جهاني براي ساخت قطعات سبك، در بسياري از كاربردهاي مهندسي با فناوری مزاياي خاص باشند. انتخابی ماده كامپوزيت ها مي توانند پيش رفته، به نظير نسبت استحكام و سفتي فلزات، با كامپوزيت ها در مقايسه ويژه خواص به و مقاومت خوردگي مقاومت خستگي، زياد، وزن اجزای سازه هاي از بسياري در استفاده براي را آنها زياد، ضربه اي خودرو ها، هواپيما ها و كشتي ها مورد توجه فراوان قرار داده است. در بسياري موارد در بارگذاري با سرعت كرنش )strain rate( زياد، الياف با شده تقويت پليمري كامپوزيتي مواد با انتخاب اولويت است. در صنعت هوايي، سازه هاي اصلي هواپيما، هم چون بال ها و پره هاي توربين، به واسطه برخورد پرندگان يا اشيای خارجي ديگر سازه هاي هم چنين، دارند. قرار زياد سرعت با ضربه معرض در به واسطه اجسام نيز در معرض ضربه دريايي، خودرو و ساختمان خارجي هستند. به بيان ديگر، بسياري از سازه ها طي دوران كاربري، در شرايط بارگذاري ضربه اي هستند ]1،2[. پژوهش های گسترده در رفتار كامپوزيتي در سرعت هاي كرنش مختلف، مواد رفتار بررسي در .]3[ است رسانده اثبات به را مواد نوع اين سرعت به وابسته حالت بهره گيري از خواص ايستايی اين مواد در طراحي سازه ها در

شرايط بارگذاري ضربه، طراحي سازه اي امكان پذير است كه بسيار محافظه كار يا تخريب پيش از موعد را به همراه دارد. طراحي قابل اعتماد سازه ها يا اجزای كامپوزيتي در برابر بارهاي ضربه اي، مستلزم كرنش سرعت هاي در كامپوزيتي مواد خواص آوردن دست به مختلف است. با تعيين خواص مكانيكي ضربه اي مواد كامپوزيتي وسازه هاي رفتار صحت طراحي، فرايند در آنها از بهره گيري .]4-8[ می شود تضمين ضربه اي بارگذاري شرايط در كامپوزيتي

)از مواد ضربه اي رفتار تعيين در آزمايشگاهي روش هاي آوردن دست به و توصيف مي شوند. استفاده زياد( تا كم سرعت و كرنش سرعت محدوده به نسبت كامپوزيتي مواد رفتار كامل فنون از از محدوده گسترده اي بهره گيري نيازمند بارگذاري، حالت

آزمايشگاهي و طراحي نمونه هاي آزمايشي است.محدوديت هاي و مزيت ها داراي مختلف آزمون روش هاي متفاوتي هستند و براي ارايه نتايج خوب و قابل استناد بايد دستگاه وروش آزمون به طور مناسب انتخاب شود. براي كاهش هزينه، اغلب در مي شود. انجام اصلي مدل از كوچك تري اندازه روي آزمون ها روي تحليل و تجزيه نتايج، از صحت اطمينان برای موارد برخي ديگر، شرايط بيان به مي شود. اجرا مختلف اندازه هاي با نمونه دو شبيه سازي را حقيقي سازه روي رخداد واقعي شرايط بايد آزمون كند، بنابراين انتخاب دستگاه آزمون مناسب بسيار حايز اهميت است.از مشكالت عمده دانشمندان در بررسي آثار سرعت كرنش روي عملكرد خواص مواد كامپوزيتي، آثار اينرسي وارد شده در سرعت هاي در مي تواند آزمون تجهيزات مثال، عنوان به است. زياد كرنش معرض اختالالت اينرسي در محيط با سرعت كرنش متوسط تا زياد كه است مكانيكي تشديد پديده به علت اختالالت اين گيرد. قرار تجهيزات دستگاه حين آزمون ها در سرعت هاي زياد دريافت مي كنند. پاسخ هاي اينرسي سامانه هاي آزمايشي با ازدياد سرعت آزمون افزايش يافته و داده ها در اين حالت مبهم و مشكوك هستند. به همين دليل، براي بنابراين، می شود. غيردقيق و آزمايش سخت داده هاي تحليل آثار سرعت اينرسي در زمان مطالعه بر مشكالت پژوهشگران غلبه

كرنش روي كامپوزيت ها بسيار مهم و حايز اهميت است. تاكنون استانداردهاي مختلفي بر اساس چگونگي طراحي، ساخت وسرعت آزمون، دستگاه انتخاب آزمون، نمونه هاي آماده سازي و آوردن به دست براي آزمون اجراي ملزومات ساير و بارگذاري تدوين ايستا بارگذاري در شرايط كامپوزيتي مواد توصيف خواص شده است ]16-9[. حال آن كه در به دست آوردن خواص ديناميكي استانداردهاي آنها، ايستايی خواص خالف بر كامپوزيتي مواد و آزمون نمونه هاي هندسه آزمون، دستگاه انتخاب براي مشخصي




258

چگونگي روند آزمون در محدوده سرعت هاي كرنش مختلف وجود ندارد. هم چنين، بر خالف فلزات كه اطالعات زيادي از رفتار وابسته به سرعت آنها در مراجع مختلف موجود است، درباره آثار سرعت كرنش روي رفتار مواد كامپوزيتي پايه پليمري تقويت شده با الياف، وجود عدم دليل به نيست. دست در مدوني مستندات يا مدارك كرنش، سرعت مختلف محدوده هاي در مشخص استاندارهاي پژوهشگران به منظور به دست آوردن خواص ضربه ای مواد، با توجه هندسه هاي با را آزمون نمونه هاي موجود، آزمايشگاهي شرايط به اين در شده انجام مطالعات اساس بر مي كنند. طراحي مختلف سرعت در يكسان كامپوزيتي مواد ديناميكي رفتار درباره پژوهش

كرنش معين، مشاهدات متناقضي وجود دارد. بارگذاري سرعت هاي با آزمون روش هاي انواع مقاله، اين در بر آثار سرعت كرنش مختلف و پژوهش های منتشر شده در زمينه پليمري كامپوزيتي مواد خمشي و برشي فشاري، كششي، خواص تقويت شده با الياف بررسي شده است. هم چنين، براساس مطالعات انجام شده، دسته بندي كاملي از انواع روش هاي آزمون در محدوه هاي سرعت كرنش مختلف ارايه شده است. در جدول 1، انواع دستگاه هاي برابر در مواد رفتار مطالعه براي كه شده اند فهرست ضربه آزمون

ضربه از سرعت كم تا زياد كاربرد دارند.

بررسي دستگاه ها و روش هاي آزمون ضربه ايطراحي و ساخت قابل اعتماد سازه ها و اجزای كامپوزيتي در برابر ضربه نيازمند دانش كامل و درك صحيح پاسخ مواد كامپوزيتي در شرايط محدوده از استفاده مستلزم موضوع اين است. ضربه اي بارگذاري گسترده ای از فنون آزمايشي و طراحي نمونه هاي آزمايش است. هر چند بايد گفت، در بسياري مواقع امكان استفاده از آزمون هاي ضربه به منظور تعيين روابط اساسي مواد، در سرعت هاي كرنش مختلف هنگامي كه حالت تنش و كرنش در نمونه يكنواخت نيست و تنش آساني مقدور به نباشد، پايش قابل به سادگي بارگذاري ضربه طي نيست. در اين راستا، مطالعات آزمايشگاهي بيشتر روي جاي گزيني شرايط واقعي در وضعيت هاي كنترل شده تمركز دارند. در اين بخش، انواع دستگاه هاي آزمون ضربه ای برای بررسي پاسخ مواد كامپوزيتي اليافي در سرعت هاي بارگذاري مختلف آورده شده است. هر يك از

اين دستگاه ها مي توانند داراي طرح هاي متعددي باشند.

دستگاه هاي آزمون پاندولي ]17-21[به طور عمومی براي ايجاد ضربه با سرعت كم از سامانه هاي پاندولي

استفاده مي شود. اين دستگاه ها شامل يك ضربه زننده فوالدي آويخته اند. استفاده كرد پرتابه يك سر درگير از يك Lal در پژوهش های خود

1 inch 19-17[. ساز و كار اين دستگاه شامل يك سر فوالدي به قطر[ با انعطاف پذير بسته شده است. به طوري كه تير انتهاي يك به كه عقب كشيدن تير و رها كردن آن، ضربه به جسم وارد مي شود. در بسياري از آزمون ها براي اعمال ضربه از يك پرتابه سنگين تر مجهز

به مبدل هاي نيرو يا حسگر هاي سرعت استفاده مي شود )شكل 1(.

دستگاه هاي آزمون ثقلي ]22-28[كم سرعت با ضربه اعمال در مختلف طرح هاي با دستگاه ها اين كاربرد بسيار زيادي دارند. اين نوع آزمايش با تغييرات سرعت كرنش

جدول 1- انواع روش هاي آزمون ضربه .

دستگاه آزمون پاندوليSjoblom and Hwang ]20[

)1989(Lal ]17-19[ )1983-84(

دستگاه آزمون ثقليAmbur et al. ]23[ )1995(

Tsai and Tang ]25[ )1991(Wu and Liau ]27[ )1994(

Lifshitz ]22[ )1976(Levin ]24[ )1986(

Schoeppner ]26[ )1993(دستگاه آزمون تفنگ گازي

Cantwell and Morton ]30[ )1985(

Jenq et al. ]32[ )1992(

Jenq et al. ]34[ )1994(

Husman et al. ]29[ )1975(

Qian and Swanson ]31[ )1989(

Delfosse et al. ]33[ )1993(دستگاه آزمون هاپكينسون و كولسكي

Davies ]37[ )1948( Griffiths and Martin ]39[

)1974(Staab and Gilat ]41[ )1993(

Hopkinson ]36[ )1914( Kolsky ]38[ )1949(

Harding and Welsh ]40[)1983(

دستگاه آزمون حلقه انبساطيFyfe and Rajendran ]44[

)1980( Daniel et al. ]48[ )1982(

Johnson et al. ]43[ )1963(

Daniel et al. ]47[ )1981(




259

به سادگي قابل انجام است و جزو آزمايش هاي كم هزينه است. هر كرنش، باالي سرعت حد افزايش براي روش اين از استفاده چند است، وابسته سقوط ارتفاع به مستقيم طور به كه سرعت هنگامي

مشكل است.ساز و كار اين ابزار شامل يك ضربه زننده با جرم مشخص است كه از ارتفاع معيني رها می شود و به هدف اصابت مي كند. براي دست يابي به انرژي ضربه مطلوب، جرم ضربه زننده و ارتفاع سقوط قابل تغيير است. تاريخچه نيرو ـ زمان ضربه زننده به سادگي از راه مبدل نيروي وابسته به دست مي آيد. در اين سامانه ها پرتابه هاي كوچك به سادگي و پرتابه هاي كوچك هدايت معيني رها مي شوند. معموالً ارتفاع از بزرگ از ارتفاع معين به ترتيب از راه لوله و ريل انجام مي شود. در اين دستگاه ها از يك حسگر به منظور فعال كردن يك وسيله مكانيكي برای جلوگيري از ضربه هاي بعدي، پس از باال جستن ضربه زننده

استفاده مي شود )شكل 2(. پرتابه يك با كامپوزيتي سازه يك ضربه شبيه سازي براي مثاًل، سازه، روي ابزار اتفاقي افتادن هم چون كم، سرعت در بزرگ براي حالت مناسب ترين ثقلي ضربه آزمون دستگاه از استفاده براي هيدروليكي آزمون دستگاه هاي از استفاده است. شبيه سازي اعمال بارهاي ديناميكي بسيار مناسب و دقيق است، اما اين روش آزمايش پرهزينه است و سرعت هاي كرنش محدودي را مي توان از

اين نوع دستگاه ها گرفت.

دستگاه هاي آزمون تفنگ گازي ]29-35[اين دستگاه ها معموالً براي آزمون ضربه با سرعت هاي متوسط و زياد استفاده مي شوند. در اين نوع دستگاه ها، پرتابه با جرم كم با استفاده از هواي فشرده در لوله تفنگ به جلو رانده مي شود )شكل 3(. هواي فشرده با فشار زياد به درون مخزن فرستاده شده و به وسيله تنظيم تغيير فشار هوا سرعت با به فشار كنترل شده مي رسد. كننده فشار اوليه پرتابه تنظيم مي شود. فشار به كمك يك شيرسلونوئيدی يا ساز وو گذشته تفنگ لوله درون از پرتابه مي شود. آزاد ديگر كار هاي مي كند. عبور سرعت سنج دستگاه يك روي از خروج آستانه در و منفرد نور پرتو ساطع كننده ديود يك شامل دستگاه سرعت سنج

شكل 2- دستگاه آزمون ثقلي ]28[.شكل 1- دستگاه آزمون پاندولي ]21[.

شكل 3- دستگاه آزمون تفنگ گازي ]35[.




260

يك آشكارساز پرتو نور است. پرتابه كه طول مشخصي دارد، پرتو نور را قطع كرده و سرعت پرتابه با استفاده از مدت زمان قطع شدن دستگاه هاي اغلب مي شود. محاسبه حسگر با و شده اندازه گيري آزمايشگاهي داراي يك جفت نور آشكارساز ـ ديود ساطع كننده نور هستند. زمان حركت بين دو حسگر با استفاده از يك شمارشگر رقمی

معين و براي محاسبه سرعت پرتابه استفاده مي شود.محاسبه براي را ديگري سامانه ]30[ Morton و Cantwell

سرعت پرتابه ابداع كردند. آنها دو سيم نازك را در لوله تفنگ با فاصله معين از هم قرار داده و با مشخص بودن زمان سپري شده در لحظه شكستن سيم اول و دوم، سرعت پرتابه را محاسبه كردند. با بالستيك سرعتي الگوی در ضربه رخدادهاي عمومی طور به اين وسيله هم چون تفنگ انجام مي شود. باروتي از تفنگ استفاده كم جرم با پرتابه دادن حركت براي حالت اين در است. گازي از هدف به اصابت از پيش پرتابه ها و شده استفاده باروت از پرتاب از حاصل بي ثباتي علت به مي شوند. خارج تفنگ دهانه الگوی در زياد خيلي با سرعت هاي مواجه شدن و پرتابه ها آزاد است. پيچيده بسيار پرتابه حركت اندازه گيري بالستيك، ضربه هواپيما برخاست و نشست طي شده وارد مثال، ضربه هاي برای ديدن سازه شود، آسيب مي تواند سبب كه فرودگاه باند از سطح دستگاه كمك به زياد سرعت با كوچك پرتابه هاي از استفاده با

تفنگ گازي به خوبي قابل شبيه سازي است.

دستگاه هاي آزمون هاپكينسون و كولسكي ]36-42[امواج انتشار آثار آن پي آمد و زياد، اينرسي كرنش در سرعت هاي استفاده آزمونی روش هاي از بايد نتيجه، در هستند. مهمي عوامل شود كه بيشتر در شكل هاي درگير با انتشار امواج تنش هستند. ميله طور به كه هستند دستگاه هايي جزء هاپكينسون ميله يا كولسكي عمومی براي توصيف رفتار مواد در برابر ضربه در سرعت هاي كرنش

زياد استفاده مي شوند )شكل 4(. در اين حالت، سامانه بسيار به شرايط تماس حساس است. هدف يا جابه جايي هاي تعيين تنش، كرنش ميله هاپكينسون از استفاده از پايش هنگام ميله انتهاي در كه است زياد سرعت ضربه از ناشي

پالس هاي كشسان رخ مي دهد. ]36[ Hopkinson ميله هاپكينسون اولين بار در سال 1914 توسطكشسان فلزي ميله طول در القايي موج انتشار از وي شد. ابداع كرد. استفاده ضربه رويداد طي شده توليد فشار اندازه گيري براي هاپكينسون با استفاده از تله هاي اندازه حركت با طول هاي مختلف توانست تكامل تدريجي و شكل ضربان های تنش را هم چون تابعي

از زمان پس از انتشار امواج در طول ميله فلزي مطالعه كند. تجربيات استفاده از ميله هاپكينسون نوع كششي و فشاري در ارتباط با رفتار وابسته به سرعت مواد فلزي منجر به انطباق اين روش در توصيف خواص كامپوزيت هاي پليمري چنداليه در سرعت هاي كرنش زياد تا

حد s-1 104 شده است ]39-41[. زياد كرنش سرعت آثار بررسي براي زيادي تالش هاي امروزه، هم چون ترد مواد از بسياري روي هاپكينسون ميله از استفاده با كامپوزيت ها و سراميك ها به منظور اندازه گيري پاسخ سرعت كرنش مواد در شرايط مختلف بارگذاري )كششي، فشاري، برشي و پيچشي(

در حال انجام است.

دستگاه های آزمون حلقه انبساطي ]43-48[استفاده از نمو نه هاي حلقوي نازك در فشار براي آزمون های ضربه با سرعت كرنش زياد و خيلي زياد استفاده مي شود. روش آزمون حلقه انبساطي در سال 1963 توسط Johnson و همكاران ]43[ معرفي شد. است. انفجار قابل با هسته ابزار شامل يك سيلندر اين كار و ساز سبب و يافته انتشار ضربه اي موج )هسته( منفجره ماده انفجار با اعمال فشار به حلقه مي شود. روش هاي متفاوتي براي ايجاد شتاب در حلقه وجود دارد ]46-44[. در شكل 5، يكي از انواع دستگاه های آزمون به روش حلقه انبساطي آورده شده است. در اين نوع آزمون با توجه به شرايط آزمون، تجهيزات خاصي برای گرفتن اطالعات واعمالي مورد به منحني تنش ـ كرنش در سرعت كرنش دست يابي نياز است. تجربيات استفاده از روش حلقه انبساطي در پژوهش هاي توصيف خواص براي اين روش انطباق به منجر فلزات به مربوط كامپوزيت هاي پليمري چنداليه در سرعت هاي كرنش خيلی زياد شده است ]47،48[. الزم به ذكر است، اين روش آزمون بسيار پيچيده و

هزينه بر است.

شكل 4ـ دستگاه آزمون هاپكينسون ]42[.




261

آثار سرعت كرنش بر خواص مواد كامپوزيتيبسياری مطالعات فلزي مواد رفتار بر كرنش آثار سرعت زمينه در انجام شده و اطالعات بسيار زيادي در گستره وسيعي از سرعت هاي كرنش به دست آمده است. در حالي كه درباره آثار سرعت كرنش بر رفتار مواد كامپوزيتي پليمري تقويت شده با الياف، اطالعات محدودي در دسترس است. در اين بخش، تعداد زيادي از پژوهش های انجام شده در زمينه آثار سرعت كرنش بر خواص كششي، فشاري، برشي و خمشي مواد كامپوزيتي پليمري تقويت شده با الياف ارايه شده است.

كامپوزيت هاي برشي و كششي خواص بر كرنش سرعت آثار پليمري تقويت شده با الياف

كششي خواص بر كرنش سرعت اثر ،]49[ Lifshitz و Rotem

درصد با اپوكسي زمينه و الياف شيشه با كامپوزيت هاي تك جهتی خود پژوهش های در آنها كردند. بررسي را %60 الياف حجمي در را %50 افزايش و كششي استحكام در را برابري سه افزايش مشاهده ايستا مقادير با مقايسه در كرنش افزايش سرعت با مدول كردند. Davies و Magee ]50،51[، اثر سرعت كرنش بر استحكام الياف %30 شامل پلي استر ـ شيشه كامپوزيت هاي نهايي كششي بررسي كردند. را پركننده به همراه %40 پلي استر شيشه،30% رزين ـ شيشه كامپوزيت هاي كردند، گزارش خود پژوهش های در آنها پلي استر نسبت به سرعت كرنش حساس اند و با تغيير سرعت كرنش استحكام آنها تا 55% افزايش می يابد. Lifshitz ]22[ در پژوهش های خود روي چنداليه هاي ضرب دري شيشه ـ اپوكسي دريافت، مدول تنش شكست كمي فقط و است كرنش از سرعت مستقل كشسان

بيشتر از مقدار ايستاست )%30-20(.Daniel و Liber ]52،53[ اقدام به بررسي و توصيف اثر سرعت

كرنش روي خواص مكانيكي كامپوزيت هاي تك جهتی بورـ اپوكسي، شيشه ـ اپوكسي، كربن ـ اپوكسی و كوالر ـ اپوكسي كردند. آنها در پژوهش خود با افزايش سرعت كرنش از 4-10 تا s-1 27 افزايش %20 در مدول و استحكام كششي در جهت الياف را برای كامپوزيت كوالرـ

كششي استحكام و مدول شد، مالحظه آوردند. دست به اپوكسي اپوكسي ـ كربن و اپوكسي ـ اپوكسي، شيشه ـ بور كامپوزيت هاي

به تغييرات سرعت كرنش وابسته نيست. هم چنين، افزايشي به مقدار 40% و 60% طي بارگذاري )off-axis( عرضي و برشي به ترتيب در

مدول و استحكام نهايي كامپوزيت كوالر ـ اپوكسي مشاهده شد.طی پژوهشی، اثر سرعت كرنش )3-10 تا s-1 2000( روي خواص ـ كربن اپوكسي، ـ پلي استر، شيشه ـ كامپوزيت هاي شيشه كششي اپوكسي و پالستيك مهندسي تقويت شده با الياف كوتاه كربن با زمينه نايلون 6/6 )پلي آميد( توسط Kawata و همكاران ]55، 54[ بررسي ـ شيشه و اپوكسي ـ شيشه كامپوزيت هاي استحكام است. شده پلي استر با سرعت كرنش افزايش داشته در حالي كه استحكام كربن ـ

اپوكسي و كربن ـ نايلون 6/6 كاهش داشته است.براي را ويژه پاندولي ضربه زننده يك ،]56[ Adamsو Hayes

كششي خواص روي كرنش سرعت آثار مطالعه و بررسي اپوكسی ـ كربن و اپوكسي ـ شيشه تك جهتی كامپوزيت هاي پايه ريزي كردند. آنها در پژوهش های خود مشاهده كردند، مدول و

سرعت هاي در اپوكسي ـ شيشه كامپوزيت هاي كششي استحكام ضربه در محدوده 2/7 تا m/s 4/9 به تغييرات سرعت كرنش وابسته نيست. در حالی كه مدول و استحكام كامپوزيت هاي كربن ـ اپوكسي

با افزايش سرعت ضربه كاهش داشته است. Harding و Welsh ]40،57[ در مطالعات جداگانه اي صحت يك

روش آزمون ضربه از سرعت كم به زياد را با انجام آزمون هايي )در محدوده 4-10 تا s-1 1000( روي كامپوزيت هاي كربن ـ اپوكسي و شيشه ـ اپوكسي با درصد حجمي الياف 60% ]40[ و كامپوزيت هاي با درصد را پلي استر ـ پلي استر و كوالر ـ پلي استر، كربن ـ شيشه مشاهده آنها پژوهش در كردند. بررسي ]57[ %40 الياف حجمي شد، مدول، تنش نهايي و شيوه شكست كامپوزيت كربن ـ اپوكسي براي كامپوزيت استحكام و مدول نيست. به سرعت كرنش وابسته برابر مقادير بيشترين سرعت كرنش حدود دو اپوكسي در شيشه ـ ايستا بود. اين افزايش در استحكام كششي بر اساس تغييرات مشاهده مدول مشابه، طور به است. شده بيان شكست شيوه هاي در شده كششي كشسانی كامپوزيت هاي شيشه ـ پلي استر، كربن ـ پلي استر و

كوالر ـ پلي استر با سرعت كرنش افزايش داشت. اين وابستگي ناشي بيان شده رزين ماتريس و تقويت كننده بين برهم كنش كشسانی از

است. Smith و Chamis توسط شده انجام بررسي هاي و پژوهش ها روي ]47[ همكاران و Daniel توسط بيشتر پژوهش هاي و ]58[چنداليه هاي تك جهتی كربن ـ اپوكسي نتايج مشابهي را ارايه كرده است. نتايج حاكي از عدم تغيير استحكام كششي در راستاي الياف و افزايش سرعت با افزايش خواص كششي عرضي و خواص برشي

شكل 5- دستگاه آزمون حلقه انبساطي ]45،46[.




262

بارگذاري بوده است.تا 1 حدود )از جا به جايي سرعت پنج براي كششي آزمون هاي mm/s 30000(، برای تعيين اثر سرعت كرنش بر خواص كامپوزيت

شيشه ـ رزين فنولي، توسط Roberts و Harding ]59[ انجام شده است. افزايش قابل توجهي در استحكام كششي، سفتي كششي و جا به جايي شكست در سرعت هاي جا به جايي زياد مشاهده شد. اين امر بيانگر وابستگي سرعت مقاومت رزين به تاب گيري الياف و مقاومت

استحكام شكست الياف شيشه است. كامپوزيتي نمونه هاي كششي پاسخ ،]60[ همكاران و Peterson

مشتمل بر رزين گرمانرم استيرن تقويت شده با الياف خرد شده شيشه با درصد حجمي 8/4، 9/6 و 9/8% را 13 µm الياف 10 و با قطر در محدوده 3-10 تا s-1 10 مطالعه و افزايش 50 تا 70% را در مدول

كشسانی و استحكام با افزايش سرعت كرنش مشاهده كردند.چنداليه مكانيكي رفتار بر كرنش سرعت آثار بررسي و مطالعه ضرب دري شيشهـ اپوكسي توسط Staab و Gilat ]61، 41[ با استفاده از دستگاه آزمون سرو ـ هيدروليك )براي آزمون شبه ايستا( و دستگاه با سرعت آزمون )براي نوع كششي هاپكينسون دوتكه ميله آزمون سرعت هاي در كششي آزمون هاي است. شده انجام زياد(، كرنش كرنش زياد )از مرتبه s-1 1000( افزايش محسوسي را در حداكثر تنش وكرنش نرمال در مقايسه با مقادير حاصل از آزمون هاي شبه ايستا نشان داده است. اين پژوهشگران بيان كردند، اگرچه الياف و ماتريس هر دو نسبت به سرعت كرنش حساس هستند، ولي اثر الياف نسبت به

ماتريس بيشتر است.آزمون هاي كششي روي چنداليه هاي شيشهـ اپوكسي با درصد وزني )1/7×10-2-2000 mm/s( الياف 70% در سرعت هاي جابه جايي مختلف

به وسيله Okoli و Smith ]63،62[ به منظور تعيين آثار سرعت كرنش روي ضريب پواسون )نسبت كرنش عرضي به كرنش طولي( چنداليه ضريب دريافتند، خود پژوهش های در آنها شد. انجام كامپوزيتي پواسون نسبت به سرعت كرنش غيرحساس است. غيرحساس بودن به شده، آزمون چنداليه هاي در كرنش سرعت به پواسون ضريب علت وجود الياف در اين كامپوزيت ها گزارش شده است. Okoli و

كامپوزيت را روي خواص كششي اثر سرعت كرنش ]64[ Smith

آنها كردند. بررسي %70 الياف وزني درصد با اپوكسي ـ شيشه افزايش كرنش سرعت با كامپوزيت كششي استحكام دريافتند، به كرنش( سرعت )با كششي استحكام در افزايش اين مي يابد. شده داده نسبت كرنش سرعت با شيشه الياف افزايشي استحكام سرعت آثار ]62 ،65[ Smith و Okoli ديگري مطالعات در است. كرنش روي خواص كششي و برشي چنداليه هاي شيشه ـ اپوكسي

انجام الياف 70% بررسي كردند. در پژوهش های با درصد وزني را شده به ازاي افزايش سرعت كرنش، مدول كششي، استحكام كششي، استحكام برشي و مدول برشي به ترتيب به مقدار 1/82، 9/3، 7/06 و

11/06% افزايش داشته است ]62[. نتايج حاصل با نتايج پژوهش های انجام شده توسط Armenakas و

كشسانی كششي مدول از خطي تغييری كه ،]66[ Sciamarella

با )Vf=0/09( اپوكسي زمينه با شيشه جهتی تك كامپوزيت هاي لگاريتم سرعت كرنش را ارايه مي كند، مطابقت دارد. هر چند، تنش وكرنش نهايي كامپوزيت با افزايش سرعت كرنش، كاهش داشته است. هم چنين، افزايش در انرژي كششي و برشي به ترتيب به مقدار 17 و5/9% به ازاي افزايش سرعت كرنش مشاهده شده است ]65[. اين ازاي به شكست شيوه هاي در تغيير دليل به خواص در افزايش

افزايش سرعت كرنش است.اثر سرعت كرنش بر خواص كششي كامپوزيت شيشه- رزين فنولی و شيشهـ پلي استر به وسيله Barre و همكاران ]67[ مطالعه شد. مالحظه

شد، مدول كشسانی و استحكام با سرعت كرنش افزايش مي يابد. Melin و Asp ]68[ رفتار كششي عرضي كامپوزيت هاي كربن ـ

اپوكسي با درصد حجمي الياف 65% را در محدوده سرعت كرنش 3-10 تا s-1 103 بررسي كردند. آزمون ها در شرايط بارگذاري ايستا و

انجام شده است. در استخواني شكل لقمه نمونه هاي ضربه اي روي پژوهش مزبور مشاهده شد، مدول عرضي متوسط مستقل از سرعت كرنش است، در حالی كه مدول عرضي اوليه با افزايش سرعت كرنش و تنش در كمي افزايش نتايج هم چنين، است. داشته كمي كاهش بنابراين است. داده نشان كرنش افزايش سرعت با كرنش شكست استنتاج شد، هنگام بارگذاري در جهت عرضي، كامپوزيت هاي كربنـ

اپوكسي وابستگي كمي به سرعت كرنش نشان مي دهند. ]69[ همكاران و Vashchenko توسط شده انجام پژوهش خواص بين خطي رابطه ای پلي آميد ـ شيشه كامپوزيت هاي روي داد. نشان كرنش سرعت لگاريتم و كامپوزيت كششي استحكامي روي كرنش سرعت آثار درباره تجربی بررسي هاي و مطالعات و Bai توسط Glass Bead/HDPE كامپوزيت هاي كششي خواص همكاران ]70[ انجام شد. آنها با افزايش سرعت كرنش، افزايش در مدول يانگ و استحكام كششي در كامپوزيت بررسي شده را مشاهده كردند. الياف كوتاه كربن با زمينه پليمر بلور مايع با درصد وزني الياف )400 s-1( و بارگذاري ضربه اي )2-10 s-1( 30% در بارگذاري ايستاتوسط Shim و همكاران ]71[ بررسي شده است. در اين پژوهش، براي اعمال ضربه كششي سرعت زياد از دستگاه آزمون هاپكينسون كششي نوع پاندولي استفاده شده است. آنها دريافتند، كرنش شكست و




263

مدول يانگ كامپوزيت به طور قابل توجهي وابسته به تغييرات سرعت كرنش هستند.

كرنش )سرعت كرنش سرعت آثار ،]72[ همكاران و Gilat

شبه ايستا s-1 5-10 ~، سرعت كرنش متوسط s-1 1 ~ و سرعت هاي نمونه هاي كششي خواص روي را )~ 400-600 s-1 زياد كرنش ،90( الياف مختلف جهت گيرهاي با اپوكسي ـ كربن كامپوزيتي زياد افزايش پژوهش، اين در كردند. مطالعه )]±45°[s و 45 ،10سفتي همه نمونه ها با افزايش سرعت كرنش مشاهده شد. نمونه هاي حداكثر در كمي افزايش ،90° و 10 با جهت گيري هاي كامپوزيتي تنش به ازاي افزايش سرعت كرنش نشان دادند. بيشترين افزايش در افزايش سرعت كرنش، روي نمونه هاي كامپوزيتي با حداكثر تنش، هم چنين، است. شده گزارش ]±45°[s و 45° جهت گيري هاي با نمونه روي مختلف كرنش سرعت هاي ازاي به كرنش بيشترين

كامپوزيتي با جهت گيري s]°45±[ مشاهده شده است.ضربه ای مقاومت ]73[ همكارن و Fereshteh-Saniee

الياف با درصد حجمي اپوكسي كامپوزيت هاي تك جهتی شيشه ـ 50% را براي شش جهت گيري الياف )0، 15، 30، 45، 60 و°75( در محدوده سرعت كرنش 4-10 تا s-1 0/1 با استفاده از دستگاه آزمون براي را استحكام افزايش نتايج، كردند. بررسي )Instron( كشش جهت گيري هاي مختلف با افزايش سرعت كرنش نشان داده است. به طوري كه در بيشترين سرعت كرنش، افزايشي به مقدار 4/2 و %24/7

در مدول و استحكام كششي طولي گزارش شده است. كامپوزيت هاي ضربه به پاسخ ]74[ همكاران و Taniguchi

درصد با كربن تك جهتی الياف با شده تقويت پليمري با ،100 s-1 كرنش سرعت محدوده تا را %67 الياف حجمي و بررسي كششي نوع هاپكينسون آزمون دستگاه از استفاده مطالعه كردند. آنها به منظور استخراج روابط تنش ـ كرنش كششي، آزمون ها نتايج كردند. استفاده ضربه اعمال برای را خاصي بست نشان داد، مدول و استحكام كششي در جهت طولي با افزايش سرعت كرنش تغييري نداشته در حالي كه خواص كششي در جهت عرضي و

خواص برشي افزايش داشته است. )Vf=0/4( با زمينه اپوكسي بافته شده شيشه رفتار كامپوزيت هاي در محدوده سرعت كرنش 140 تا s-1 400 توسط Naik و همكاران ]75[ با بهره گيري از ميله دوتكه هاپكينسون كششي بررسي شد. نتايج به ازاي افزايش سرعت كرنش در محدوده s-1 400-140، افزايشي به مقدار 89-65، 88-63 و 93%-75 را به ترتيب در استحكام كششي شبه ايستا مقادير با مقايسه در در جهت طولي، عرضي و ضخامت

نشان داده است.

كامپوزيت هاي خمشي و فشاري خواص بر كرنش سرعت آثار پليمري تقويت شده با الياف

شكست و فشاري استحكام ،]76[ Nevill و Sierakowski

درصد هاي با فوالد با شده تقويت اپوكسي زمينه كامپوزيت هاي حجمي الياف 10، 26 و 40% را بررسي كردند. پژوهش ها براساس 104 s-1 تا 10-5 از در محدوده سرعت كرنش مكانيكي آزمون هاي سرعت آثار شده، آزمايش كامپوزيت هاي براي است. شده انجام كامپوزيت، ساختاري خواص نظير مختلفي پارامترهاي به كرنش تقويتي الياف اندازه و تقويت كننده درصد حجمي هندسي، آرايش وابسته بود. آنها حين آزمايش هاي ايستا و ضربه اي )s-1 1000( روي نمونه هاي استوانه اي زير فشار، شيوه هاي شكست بسيار متفاوتي را مشاهده كردند. در اين پژوهش، مدول اوليه به ازاي سرعت كرنش s-1 1000 در مقايسه با سرعت كرنش ايستا بدون تغيير بود، در حالي

كه استحكام افزايشي به مقدار 100% داشته است.Amijima و Fujii ]77[، آثار سرعت كرنش بر استحكام فشاري

كامپوزيت هاي تك جهتی شيشهـ پلي استر و الياف بافته شده شيشهـ هر فشاري استحكام كه دريافتند آنها كردند. بررسي را پلي استر تفاوت اين با مي يابد. افزايش كرنش سرعت با كامپوزيت دو كامپوزيت از بيشتر شده بافته كامپوزيت در افزايش مقدار كه كرنش سرعت آثار ،]78[ LaBedz و Daniel است. تك جهتی بهره گيري با را اپوكسي ـ كربن كامپوزيت فشاري خواص بر كرنش )سرعت خارجي پالس زير نازك حلقه ای نمونه هاي از افزايش كمي پژوهش، اين در مطالعه كردند. بررسي و )500 s-1

ايستا مقادير به نسبت )0°( الياف راستاي در اوليه مدول در نشده مشاهده تغييري استحكام در كه حالی در شده، گزارش قابل افزايش )90°( الياف بر عمود راستاي در هم چنين، است. Cazeneuve و است. استحكام گزارش شده در مدول و توجهي

600 s-1 تا 10-3 محدوده در كرنش سرعت اثر ،]79[ Maile

ـ كربن تك جهتی كامپوزيتي نمونه هاي فشاري استحكام روي %50 افزايش و مطالعه را %65 الياف حجمي درصد با اپوكسي در استحكام طولي و افزايش 30% در استحكام عرضي را گزارش

كرده اند.رفتار فشاري ضربه اي كامپوزيت هاي تك جهتی شيشه ـ اپوكسي با درصد حجمي الياف 45/6% به وسيله Kumar و همكاران ]80[، با استفاده از ميله كولسكي نوع فشاري براي شش جهت گيري الياف )0، 10، 30، 45، 60 و °90( در سرعت كرنش s-1 50± 265 بررسي و مطالعه شده است. مطالعه روي نمونه هاي لوله اي با طول هاي مختلف 12 تا mm 35 و قطرهاي 16 تا mm 17 انجام شده است. منحني هاي




264

تنش ـ كرنش شبه ايستا در سرعت كرنش s-1 4-10×2 با نتايج حاصل از منحني هاي تنش ـ كرنش ضربه اي مقايسه شده اند. نتايج افزايش كرنش سرعت هاي در را شكست شيوه هاي در تغيير و استحكام زياد به ازاي تمام جهت گيري هاي مختلف چنداليه شيشه ـ اپوكسي نشان داده است. نمونه ها با جهت گيري °0 در امتداد الياف به واسطه كرنش هاي اثر در اين شكست، كه شدند شكسته كششي شكافتن است. فشاري بارهاي از ناشي پواسون اثر دليل به عرضي كششي نمونه ها با جهت گيري 10، 30 و °45 به طور عمده به واسطه برش بين اليه اي شكسته شدند. با اين وجود، ترك هاي حاصل از شكافت در آنها است. شده گزارش نمونه ها بعضي سطح در نيز كششي براي كرنش ـ تنش منحني هاي كردند، مشاهده خود پژوهش های از °10 رفتار زواياي 0 و °10 رفتاري خطي و براي زواياي بيشتر غيرخطي تا شكست دارند. رفتار كامپوزيت هاي تقويت شده با الياف El-Habak توسط فشاري بارگذاري ضربه ای زير بافته شده شيشه ايجاد براي فشاري نوع هاپكينسون دوتكه ميله شد. بررسي ]81[شكست در محدوده سرعت كرنش از 10 تا s-1 103 استفاده شده است. و الياف جهت گيري نظير كامپوزيتي متغيرهاي همه به ازاي نتايج درصد حجمي الياف، افزايش جزيي در استحكام فشاري را نشان داده است. هم چنين، در پژوهش روي ماتريس هاي اپوكسي، پلي استر و استر با زمينه وينيل كامپوزيت استحكام روي بيشترين استر، وينيل

گزارش شده است.Montiel و Williams ]82[ براي تعيين خواص فشاري ديناميكي

كامپوزيت هاي كربنـ پيك با 48 اليه با چيدمان 8s]02/90[ در سرعت كرنش تا حد s-1 8، از دستگاه آزمايش ضربه ثقلي )با ارتفاع زياد( استفاده كردند. در پژوهش آنها، افزايشي به مقدار 42 و 25% به ترتيب در استحكام و كرنش نهايي در سرعت هاي كرنش زياد در مقايسه با اثر سرعت كرنش روي مدول مقادير شبه ايستا مشاهده شده است.

اوليه نيز ناچيز گزارش شده است. نمونه هاي روي را هندسه و كرنش سرعت اثر ،]83[ Harding

فشاري آزمايش براي معموالً كه نازك، نوار و توپر استوانه اي چنداليه هاي كامپوزيتي پيشنهاد مي شود، متشكل از چنداليه هاي بافته شده شيشهـ اپوكسي با درصد وزني الياف 50% را زير فشار تا سرعت كرنش s-1 860 بررسي كرد. در اين پژوهش، با افزايش سرعت كرنش براي هر دو نمونه افزايش قابل توجهي در مدول اوليه، استحكام ومقاومت فشاري، بارگذاري در معموالً مشاهده شد. نهايي كرنش دو از تركيبي توجهي قابل طور به اپوكسي، رزين ماتريس برشي اتصال برشي است. ويژگی كشسان چنداليه و مقاومت شكل گيري پژوهش ها نشان داده است، رزين اپوكسي به شدت به سرعت كرنش

اثر سرعت كرنش روي اين حالت بنابراين، در وابسته است ]84[. مدول يانگ اوليه و استحكام فشاري نهايي مشخص است..

El-Habak ]85[، اثر خواص مختلف نظير درصد حجمي الياف و

اندازه نمونه را در سرعت هاي كرنش زياد روي الياف شيشه با رزين كرد. بررسي )Vf =0/49-0/67( پلي استر و )Vf =0/61( اپوكسي سرعت برابر در تنش و كرنش ـ تنش منحني هاي شكل به نتايج كرنش ارايه شده است. در اين پژوهش مشاهده شد، به ازاي تغييرات تحت نهايي فشاري تنش ،>100 s-1 مقادير براي كرنش سرعت محدوده در كرنش سرعت ازاي به كه درحالی نگرفته، قرار تأثير افزايش خطي شكل به نهايي فشاري تنش مقدار ،100-1000 s-1

به شكست شيوه هاي در تغيير دليل به افزايش اين است. داشته ازاي افزايش سرعت كرنش بيان شد. نتايج حاصل از پژوهش نشان مي دهد، نمونه هاي آزمايش بايد داراي نسبت طول به عرض يكسان )L/D =1( باشند. وي بيان كرد، حساسيت به سرعت كرنش به طور

ذاتي به نوع ماتريس و درصد حجمي الياف نيز وابسته است.نمونه هاي روي كرنش سرعت آثار ،]86[ همكاران و Tay

در را خالص اپوكسي و اپوكسي ـ شيشه شده بافته كامپوزيتي بارگذاري فشاري ناشي از ضربه هاي سرعت زياد بررسي كردند. نتايج ،5×10-4-2500 s-1 تجربی در اين مطالعه در محدوده سرعت كرنش آزمايش هاي )براي هيدروليكي آزمايش دستگاه هاي كمك به نوع هاپكينسون دوتكه ميله و كم( كرنش سرعت هاي و شبه ايستا فشاري )براي آزمايش هاي ضربه با سرعت هاي كرنش زياد( به دست آمده است. مقايسه بين رفتار تنش ـ كرنش الياف بافته شده شيشه ـتغييرات به نمونه ها اين وابستگي بيانگر اپوكسي رزين و اپوكسي كم كرنش سرعت محدوده در تغييرات اين است. كرنش سرعت )s-1 10 ≈ ( بسيار مشهود است. افزايش قابل توجهي در مدول نيز با

افزايش سرعت كرنش مشاهده شده است. Powers و همكاران ]87[ براي به دست آوردن خواص ديناميكي ـ

سرعت هاي در اپوكسي ـ كربن جهتی تك كامپوزيت هاي فشاري نوع هاپكينسون دوتكه ميله از ،1430 s-1 تا 49 از مختلف كرنش فشاري استفاده كردند. در اين پژوهش، تنش تسليم در هر سه جهت اصلي و مقدار انرژي كرنشي كشسان با سرعت كرنش افزايش داشت. هم چنين مشاهده شد، استحكام نهايي، مدول كشسانی و چگالي انرژي كرنشي شكست به سرعت كرنش وابسته نيست. در مطالعه ديگري توسط Powers و همكاران ]88[ از ميله دوتكه هاپكينسون نوع فشاري براي به دست آوردن خواص مكانيكي فشاري كامپوزيت هاي كربن ـ اپوكسي و كربن ـ پلي آميد استفاده شد. براي هر دو كامپوزيت، در هر سه جهت اصلي در مدول كشسانی، كرنش شكست و استحكام نهايي




265

متوسط تغييري با افزايش سرعت كرنش مشاهده نشد.Li و همكاران ]89[، آثار سرعت كرنش بر خواص فشاري )تنش-

با مايع گرماگرای تقويت شده بلور پليمري كرنش( كامپوزيت هاي الياف كوتاه شيشه را در محدوده گسترده ای از سرعت كرنش )10-4

تا s-1 350( بررسي كردند. از استفاده با كم كرنش سرعت هاي براي فشاري آزمون های سرعت هاي آزمون های و اينسترون يونيورسال آزمايش دستگاه با استفاده از روش ميله دوتكه هاپكينسون نوع فشاري كرنش زياد سرعت هاي در فشاري مدول دريافتند، آنها است. شده انجام وابسته كرنش سرعت تغييرات به )10-2 s-1 تا 10-4( كم كرنش افزايش موجب بيشتر، كرنش سرعت هاي كه حالی در نيست، نيز ناگهاني در مدول فشاري مي شود. تغييرات استحكام فشاري را و بررسي كردند. لگاريتم سرعت كرنش گزارش با به شكل خطي

سرعت داد، نشان شده تخريب نمونه هاي ماكروسكوپي بازبيني كرنش اثر بسزايي روي شيوه شكست داشته است.

فشاري استحكام بر كرنش سرعت آثار ]90[ Wan و Takeda

ميله از روش استفاده با را استر پلي ـ كامپوزيت تك جهتی شيشه با كردند. بررسي شده داده توسعه فشاري نوع هاپكينسون دوتكه و است كنترل قابل لحظه هر در ضربه بار روش اين از استفاده نمونه قابليت بازيافت در ترازهاي مختلف بارگذاري را دارد. در اين شده گزارش كرنش سرعت افزايش با استحكام افزايش پژوهش،

است.Tzeng و Abrahamian ]93-91[، رفتار مواد كامپوزيتي در برابر

بالستيك مهندسي كاربردهاي در را زياد( تا كم سرعت )از ضربه به آزمايشگاهي روشي مزبور، پژوهش در كردند. تحليل و تجزيه اپوكسي در ـ كامپوزيتي كربن مواد آثار ضربه روي بررسي منظور سرعت هاي كرنش مختلف كه به طور معمول طي زمان پرتاب يك پرتابه وجود دارد، توسعه داده شده است. آثار سرعت كرنش روي با چيدمان ]4)45/0-/ 0/45([ در اپوكسي استحكام فشاري كربن ـ است. شده بررسي 0/254-2/54 m/s جا به جايي سرعت محدوده در اين پژوهش با افزايش سرعت كرنش، افزايش 10% در استحكام ضربه زير %1/5 كرنش هم چنين، است. شده مشاهده فشاري وضعيت در %1/1 كرنش نهايي از بزرگ تر كه شده، اندازه گيري خواص بر كرنش سرعت آثار ،]94[ Lowe ايستاست. بارگذاري فشاري عرضي كامپوزيت هاي تك جهتی كربن ـ اپوكسي را بررسي كرد. نتايج پژوهش افزايش در مدول و استحكام عرضي را با افزايش

سرعت كرنش نشان داد.Hsiao و Daniel ]95[، رفتار فشاري كامپوزيت تك جهتی كربن ـ

)<10 s-1( و زياد )>10 s-1( اپوكسي را در محدوده سرعت هاي كرنش كم به ترتيب با استفاده از دستگاه هاي آزمون هيدروليكي و ضربه ثقلي فشاري استحكام ياد شده، پژوهش در كردند. بررسي يافته توسعه عرضي در سرعت هاي كرنش زياد، تقريبًا دو برابر مقدار شبه ايستا به دست آمده است. در حالی كه كرنش نهايي در برابر آثار سرعت كرنش واكنشي نداشته است. خواص فشاري طولي كامپوزيت هاي تك جهتی ازاي سرعت هاي به نيز اپوكسي ـ متعامد كربن اپوكسي و ـ كربن كرنش مختلف معين شده است. نتايج، افزايش در استحكام و كرنش نهايي را نشان داده، در حالی كه افزايش كمي در مدول كشسانی اوليه مشاهده شده است. مطالعاتي نيز روي نمونه هاي كامپوزيتي گرمانرم off-axis در محدوده وسيعي از سرعت هاي كرنش انجام شده است.

الياف، راستاي در تا حد شكست كامپوزيت رفتار داد، نشان نتايج كشسانی است.

منظور به ]96[ Vinson و Woldesenbet توسط پژوهش هايی نمونه هندسه يا )L/D( مختلف قطر به طول نسبت آثار بررسي نسبت به خواص مواد در سرعت هاي كرنش مختلف بين 102×4 و L/D 103×1/3 انجام شده است. نتايج آماري، اثر قابل توجهي روي s-1

يا هندسه چنداليه هاي كربن ـ اپوكسي آزمايش شده در سرعت هاي كرنش مختلف نشان نداده است.

ـ شيشه كامپوزيت هاي ضربه مقاومت ]97[ همكاران و Ninan

الياف 65% و جهت گيري هاي 15، 30 و با درصد حجمي اپوكسي °45 را با استفاده از دستگاه آزمايش ميله دوتكه هاپكينسون فشاري مقادير در افزايش شده انجام پژوهش های در آنها كردند. بررسي تنش كامپوزيت هاي شيشه ـ اپوكسي )off-axis( را به ازاي افزايش سرعت بارهاي فشاري از ايستا به ضربه با جهت گيري هاي مختلف

گزارش كردند. Hall و Guden ]98[ مقاومت ضربه كامپوزيت هاي تك جهتی كربنـ

اپوكسي را در آزمون هاي سرعت كرنش كم تا زياد بررسي كردند. آزمون ها در سرعت هاي كرنش زياد با استفاده از روش ميله هاپكينسون 2000 s-1 تا كرنش سرعت از گسترده محدوده در فشاري نوع استحكام در را %67/4 افزايش پژوهش، نتايج است. شده انجام تخريب در جهت عرضي نشان داد. در حالی كه تغيير قابل توجهي در است. نشده مشاهده كرنش سرعت افزايش با يانگ مدول در اين پژوهش، در محدوده سرعت كرنش بررسي شده مقدار كرنش

شكست تقريبًا ثابت )%0/3±5( گزارش شده است. ـ كربن چنداليه كامپوزيت هاي پاسخ ،]99[ همكاران و Hosur

اپوكسي را زير بارگذاري فشاري در سرعت هاي كرنش 82، 164 ودر را توجهي قابل افزايش پژوهش، نتايج كردند. مطالعه 817 s-1




266

استحكام فشاري و مدول يانگ با افزايش سرعت كرنش در مقايسه با مقادير ايستا نشان داده است.

ـ )شبه ايستا كرنش سرعت آثار ،]100[ همكاران و Ochola

شكست كرنش و استحكام روي را )450 s-1 ضربه ،10-3 s-1

زير اپوكسي ـ شيشه و اپوكسي ـ كربن متعامد كامپوزيت هاي بارگذاري فشاري بررسي و مطالعه كردند. آنها در اين پژوهش ها، نسبت كرنش شكست كامپوزيت هاي پليمري تقويت شده با الياف كربن را به ازاي سرعت هاي كرنش كم )9%( به زياد )2%(، برابر

با 4/5 گزارش كردند. در )%2( را مشابهي كرنش شكست نيز ]72[ همكاران و Gilat

سرعت هاي كرنش زياد روي نمونه هاي كامپوزيتي كربن ـ اپوكسي پژوهش های در هم چنين كردند. مشاهده كششي، بارگذاري زير در شكست كرنش مقدار همكاران، و Ochola توسط شده انجام پليمري كامپوزيت هاي روي ،450 s-1 و 10-3 كرنش سرعت هاي تقويت شده با الياف شيشه به ترتيب 15 و 4% گزارش شده است. نتايج بيانگر كاهش مقاومت ضربه كامپوزيت شيشه ـ اپوكسي نسبت در است. كرنش سرعت افزايش با اپوكسي ـ كربن كامپوزيت به تنش ميانگين مقادير براي مشابهي نتايج كم كرنش سرعت هاي فشاري نهايي كامپوزيت هاي كربن ـ اپوكسي و شيشه ـ اپوكسي )به ترتيب 495 و MPa 508( مشاهده شده است. اين بدان مفهوم است كه نوع الياف در سامانه زير فشار محوري اثر قابل توجهي بر تنش

نهايي در جهت الياف ندارد. Rawlings و Matthews توسط مشابهي نتايج زمينه، اين در ]101[ در ارتباط با استحكام طولي شبه ايستای كربن و شيشه گزارش براي 700-1200 MPa براي كربن و 650-950 MPa( شده استشيشه(. در سرعت هاي كرنش زياد مقادير ميانگين تنش نهايي كربن ـ اپوكسي و شيشه ـ اپوكسي به ترتيب 498 و MPa 602 گزارش شده ،450 s-1 است. به طوري كه به ازاي افزايش سرعت كرنش از 3-10 به مقدار تنش فشاري در شيشه ـ اپوكسي )18/5%( نسبت به كربن ـ روي پژوهش ها است. داشته چشم گيري افزايش )%0/6( اپوكسي 23 GPa 3-10 به s-1 6 در GPa خواص كشسانی، افزايش سفتي ازدر سرعت كرنش s-1 450 را در كامپوزيت هاي كربن ـ اپوكسي نشان ازاي به اپوكسي داده است. مدول كشسانی كامپوزيت هاي شيشه ـ افزايش سرعت كرنش از 3-10 به s-1 450، معادل 75/8% )به ترتيب

به مقدار 4/7 و GPa 19/4( افزايش داشته است. استحكام فشاري عرضي بر آثار سرعت كرنش بررسي مطالعه و كامپوزيت هاي شيشهـ اپوكسي و كربنـ اپوكسي در محدوده 4-10 تا s-1 500 توسط Tsai و Kuo ]102[ با استفاده از دستگاه آزمايش سروـ

شده انجام فشاري نوع هاپكينسون آزمايش دستگاه و هيدروليك است. نتايج پژوهش ها، افزايش در استحكام فشاري عرضي را براي

هر دو كامپوزيت با افزايش سرعت كرنش نشان داده است.استحكام روي كرنش سرعت آثار ،]103[ همكاران و Sims

ـ پلي استر را بررسي كرده و افزايش خمشي چنداليه هاي پارچه شيشه استحكام خمشي را در محدوده وسيعي از سرعت هاي جا به جايي از ]65[ Okoli ديگري، مطالعه در كردند. گزارش 10-1 m/s تا 10-6

آثار سرعت كرنش بر خواص خمشي چنداليه هاي كامپوزيتي شيشه ـ اپوكسي را بررسي كرده و افزايشي به مقدار 8/5% را در انرژي خمشي به افزايش اين است. كرده افزايش سرعت كرنش گزارش ازاي به

دليل تغيير در شيوه هاي شكست است.

برشي و فشاري كششي، خواص بر كرنش سرعت آثار كامپوزيت هاي پليمري تقويت شده با الياف

Groves و همكاران ]104[، رفتار كامپوزيت هاي كربن ـ اپوكسي را

در محدوده گسترده ای از سرعت كرنش )s-1 3000-0( در كشش وفشار ارزيابی كردند. در اين پژوهش، بسته به سرعت بارگذاري از دستگاه هاي آزمون مختلفي نظير دستگاه آزمون هيدروليكي، دستگاه آزمون ضربه ثقلي و دستگاه آزمايش ميله دوتكه هاپكينسون استفاده

شده است. فشاري و كششي خواص دو هر در افزايش پژوهش، نتايج با افزايش سرعت كرنش نشان داده است. )استحكام و مدول( را Daniel و همكاران ]105[ رفتار مواد كامپوزيتي كربن ـ اپوكسي

آزمون روش سه از استفاده با زياد، كرنش سرعت هاي در را بررسي كردند. در اولين روش آزمون ضربه، رفتار طولي، عرضي و برشي صفحه اي چنداليه هاي نازك كربن ـ اپوكسي تا محدوده شد. مطالعه كششي بارگذاري شرايط در 500 s-1 كرنش سرعت افزايش كرنش با سرعت متوسط به طور مدول طولي، در جهت و استحكام كه حالي در ايستا( مقدار از بيشتر %20 )تا داشته

نداشته است. قابل مالحظه اي تغيير نهايي كرنش افزايش الياف( به )نسبت عرضي جهت در استحكام و مدول ناگهاني بيش از مقدار ايستا داشته در حالي كه افزايش كمي در كرنش و صفحه اي برشي مدول در %30 افزايش است. شده ديده نهايي رفتار آزمون ضربه، روش دومين در است. شده مشاهده استحكام طولي، عرضي و برشي صفحه اي چنداليه هاي نازك كربن ـ اپوكسي در شرايط بارگذاري فشاري بررسي شد. در اين بخش مدول طولي نسبت مقدار %30 به افزايشي )90 s-1( كرنش بيشترين سرعت در به مقدار ايستا داشته در حالي كه تغييرات استحكام و كرنش نهايي،




267

در استحكام و مدول است. بوده ايستا مقدار از كمتر يا مساوي افزايش 210 s-1 الياف( در سرعت كرنش جهت عرضي )نسبت به ناگهاني نسبت به مقادير ايستا داشته در حالي كه كرنش نهايي كمتر برشي مدول در %30 افزايش است. آمده دست به ايستا حالت از است. در سومين روش نيز مشاهده شده استحكام و داخل صفحه آزمون ضربه، رفتار عرضي چنداليه هاي ضخيم كربن ـ اپوكسي در شرايط بارگذاري فشاري تا سرعت كرنش s-1 80 بررسي شد. در اين )تا افزايش سرعت كرنش با افزايش كمي در مدول عرضي حالت 18% بيش از مقدار ايستا( گزارش شده است در حالي كه استحكام وكرنش نهايي به ترتيب افزايشي به مقدار 50 و 30% بيش از مقادير

ايستا مشابه داشته است.Lee و همكاران ]106[ استحكام كششي و فشاري طولي كامپوزيت

شيشه ـ اپوكسي با درصد حجمي الياف 60% را در محدوده سرعت كرنش1 تا s-1 200 با استفاده از ساز و كار هاي افزايش سرعت كرنش، و )كششي استحكام در افزايش حاصل، نتايج كردند. اندازه گيري فشاري( را با افزايش سرعت كرنش نشان داده است. به طوري كه به ازاي سرعت كرنش s-1 50، استحكام )كششي ـ فشاري( به مقدار

80% نسبت به مقدار ايستا )s-1 0/01( افزايش داشته است.شكريه و جمال اميدی ]114-107[ رفتار كششي، فشاري و برشي ـ اپوكسي با درصد حجمي الياف %50 كامپوزيت هاي تك جهتی شيشه 1270 mm/s را در پنج سرعت جا به جايي 0/0216، 12/7، 127، 635 و

)محدوده سرعت كرنش 0/001 تا s-1 100( مطالعه كردند. آنها براي اجراي آزمون هاي ضربه كششي، فشاري و برشي از دستگاه آزمايش سروـ هيدروليك با سرعت زياد توسعه يافته استفاده كردند. به منظور ـ تنش روابط آوردن دست به و آزمون ها مراحل شدن اجرايي كرنش، يك بست ويژه نيز طراحي و توسعه داده شده است. نتايج قابل توجهي را در خواص تغييرات از آزمون هاي مختلف، حاصل كامپوزيت شيشه ـ اپوكسي با افزايش سرعت كرنش نشان داده است. به طوري كه در بررسي مقاومت ضربه نمونه هاي كششي و فشاري، افزايشي به مقدار 12 و 52% در مدول و استحكام كششي طولي و افزايشي به مقدار 53/4 و 66/9% در مدول و استحكام فشاري طولي در بيشترين سرعت كرنش در مقايسه با مقادير حاصل از آزمون هاي

شبه ايستا گزارش شده است ]107-110[. كارهای انجام شده در ارتباط با آثار سرعت كرنش بر رفتار عرضي كامپوزيت هاي شيشه- اپوكسي، افزايشي به مقدار 14 و 41/4% را در مدول و استحكام كششي عرضي و 23/4 و 31/4% را در مدول و استحكام فشاري عرضي در مقايسه با مقادير شبه ايستا متناظر نشان

داده است ]112، 111[.

سرعت آثار ،]113[ اميدی جمال و شكريه ديگري مطالعه در اپوكسي ـ شيشه كامپوزيت صفحه اي برشي خواص بر را كرنش در محدوده سرعت كرنش برشي 0/002 تا s-1 140 بررسي كردند. به افزايشي افزايش سرعت كرنش، ازاي به انجام شده پژوهش در مقدار 37% در استحكام برشي مشاهده شده است. در حالی كه در در برشي مدول در %15 مقدار به كاهشي كرنش بيشترين سرعت مقايسه با مقادير شبه ايستا گزارش شده است. آنها تغيير رفتار خواص ماده كامپوزيتي در سرعت هاي بارگذاري مختلف را براساس ماهيت گرانرو ماتريس پليمري و اثر شيوه هاي شكست، تغييرات اساسي در روند توالي تخريب، بيان كردند. هم چنين، نتايج پژوهش ها افزايش انرژي كه در طراحي سازه هاي زير چشم گيري را در مقدار جذب بارگذاري ديناميكي بسيار حايز اهميت است، به ازاي افزايش سرعت

كرنش نشان داده است ]107-110[. شكريه و جمال اميدی با بهره گيري از نتايج حاصل از آزمون هاي مختلف در محدوده وسيعي از سرعت كرنش و ارايه مدل مادي وآسيب عددي مدل يك كرنش، سرعت به وابسته تخريب مدل پيش رونده ديناميكي را به منظور بررسي رفتار سازه هاي كامپوزيتي

در شرايط بارگذاري ديناميكي پايه ريزي كردند ]112،114[.

بحث و نتيجه گيري

در اين مقاله، كارهاي انجام شده در ارتباط با آثار سرعت كرنش بر پليمري كامپوزيتي مواد خمشي و برشي فشاري، كششي، خواص تقويت شده با الياف به طور مفصل بررسی شده است. نتايج حاصل مختلف، كرنش سرعت هاي در كامپوزيتي مواد خواص بررسي از رفتار وابسته به سرعت اين نوع مواد را نشان مي دهد. اين تغيير رفتار در خواص مواد كامپوزيتي در سرعت هاي بارگذاري مختلف نشأت گرفته از ماهيت گرانرو ماتريس پليمري و تغييرات اساسي در روند توالي تخريب است. هم چنين، رفتار مواد كامپوزيتي در هر سرعت

كرنش معين ارتباط مستقيم به نوع الياف و رزين دارد.سرعت هاي در كامپوزيتي مواد رفتار بررسي در مهم عوامل از كرنش مختلف، انتخاب درست دستگاه آزمون و بهره گيري مناسب از آن است. در اين راستا با توجه به مطالعات گسترده انجام شده در اين مقاله، دسته بندي كامل و دقيقي از انواع روش هاي آزمايش برای توصيف رفتار مواد كامپوزيتي در حوزه هاي مختلف سرعت كرنش بر اساس آزمون هاي كششي، فشاري و برشي در جدول 2 ارايه شده

است.




268

از ديگر موارد حايز اهميت در طراحي آزمايش هاي ديناميكي مواد كامپوزيتي، طراحي ساز وكارهای راه اندازي مناسب براي ايجاد حالت تنش مطلوب، ثابت كردن مناسب نمونه ها در مجموعه آزمون، انتخاب يا طراحي هندسه نمونه ها، مدت آزمون و زمان تعادل، اندازه گيري دقيق پارامترهاي گذرا و جمع آوري، مديريت و تفسير داده هاست. برابر ضربه در كامپوزيتي مواد رفتار بررسي در به ذكر است، الزم )از سرعت كم تا زياد( برخالف خواص ايستايی آنها، استانداردهاي مشخصي براي هندسه نمونه هاي آزمون و چگونگي انجام آزمايش در محدوده هاي سرعت كرنش مختلف وجود نداشته و پژوهشگران بر اساس شرايط تجربی نمونه هاي آزمون با هندسه هاي مختلف را

طراحي مي كنند.با توجه به نتايج پژوهش های ارايه شده، مشاهدات متناقضي برای

بارگذاري بر رفتار مواد كامپوزيتي در محدوده سرعت آثار سرعت كرنش يكسان وجود دارد. به طوري كه با افزايش سرعت بارگذاري نتايج ارايه شده توسط پژوهشگران مختلف در بررسي رفتار مكانيكي ودر يكسان كرنش سرعت محدوده در كامپوزيتي ماده استحكامي مقايسه با مقادير شبه ايستا رفتار متفاوتي )بي اثر، كاهشي يا افزايشي( را نشان مي دهد. اين موضوع بيانگر عدم وجود ديدگاه هاي مشخص در توصيف رفتار وابسته به سرعت مواد كامپوزيتي در مقايسه با مواد فلزي است. در اين راستا به منظور روشن شدن مطالب ارايه شده در محدوده در مشاهده ها از موجود، خالصه اي تناقض هاي با ارتباط شده آورده 3 جدول در مختلف كرنش يا جا به جايي سرعت هاي

است.براي رفع تناقض هاي موجود در خصوص آثار سرعت بارگذاري بر خواص كششي، فشاري، برشي و خمشي مواد كامپوزيتي، مطالعات و بررسي هاي منسجم بسيار زيادي به منظور ارايه ديدگاه هاي يكسان مورد نياز است كه اين امر مستلزم بازنگري همه نتايج ارايه شده با استفاده شده، الياف و رزين نوع هدف هم سان سازي نوع آزمايش، اثرگذار پارامترهاي ساير و آزمايش انجام شيوه نمونه ها، طراحي

است.از آن جا كه رفتار مواد كامپوزيتي به تغييرات سرعت كرنش وابسته رفتار بايد مناسب به محصولي به منظور دست يابي بنابراين، است. وابسته به سرعت اين مواد در طراحي ها و تحليل هاي سازه اي لحاظ شود. اين امر، نيازمند ارايه و توسعه معادالت پايه اي قابل اعتماد به بيان آثار سرعت كرنش در توصيف رفتار يك يا گروهي از منظور مواد است. به طوري كه بتوان به كمك اين معادالت، تغييرات سفتي، از سرعت گسترده محدوده در را مواد تخريب كرنش و استحكام

كرنش بيان كرد.در زمينه بررسي مقاومت ضربه ای مواد كامپوزيتي تقويت شده با الياف خرد شده تصادفي كه امروزه در گستره وسيعي از كاربردهاي مهندسي و فرايندهاي صنعتي استفاده می شوند، مطالعات محدودي آثار آوردن جزئيات به دست و بررسي بنابراين، است. انجام شده كامپوزيت هاي برشي و فشاري كششي، بر خواص كرنش سرعت

تقويت شده با الياف خرد شده تصادفي پيشنهاد مي شود.

سرعت اساس بر مختلف آزمون روش هاي دسته بندي -2 جدول كرنش.

دستگاه آزمونسرعت كرنش

)s-1( اعمالينوع آزمون

دستگاه هاي آزمون متعارفدستگاه سرو ـ هيدروليك

دستگاه آزمون ميله هاپكينسون حلقه انبساطي

Flyer plate

دستگاه هاي آزمون متعارفدستگاه سروـ هيدروليك

Cam plastometer دستگاه آزمون ثقلي ودستگاه آزمون ميله هاپكينسون و تفنگ گازي

دستگاه هاي آزمون متعارفدستگاه سروـ هيدروليك

ضربه پيچشيدستگاه آزمون ميله هاپكينسون

برش دوشياري و پانچ

>0/10/1-100100-104

104

<105

>0/10/1-1000/1-500200-105

>0/10/1-10010-103

100-104

103-104

كششيكششيكششيكششيكششيفشاريفشاريفشاريفشاريبرشيبرشيبرشيبرشيبرشي




269

ف.اليا

با ده

شت

قويي ت

مر پلي

ايت ه

وزيامپ

ي كمش

خي و

رشي، ب

شار، ف

شيكش

ص خوا

بر ي

ذاررگ

ت بارع

سثار

ص آصو

خدر

ده ش

شرمنت

ت العا

اط از

ايصه

خال -3

ل دو

ج

تهدا

شام

ت رع

سوده

حدم

يا ي

جايا به

جش

كرنت

رعس

ده ش

عهطال

د مموا

جعمرا

ك ي ت

ت هاوزي

امپي ك

براي

ذاررگ

بات

رع س

شزاي

اف با

شيكش

ل دو

و مام

حكست

ر اش د

زاياف

سيوك

ـ اپشه

شيی

جهت10

-6-3

0 s-1

سيوك

ـ اپشه

شيR

otem

and

Lifs

hitz

]49[

)197

1(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بهاي

ي نشش

م ككا

تح اس

درش

زاياف

10-3

-103 s

-1ستر

ي ا پل

ه ـيش

شD

avie

s and

Mag

ee ]5

0، 51

[)1

975 ،

1977

(ش

زايا اف

ت بكس

شش

ر تنش د

زاي، اف

شكرن

ت رع

س به

تسب

ي نشش

ل كدو

ر مفتا

ن رود

ل بستق

مسي

وكـ اپ

شه شي

ي در

ب ضر

ي ه ها

داليچن

ي برا

ش كرن

ت رع

سستا

- اي4/2

m/s

سيوك

ـ اپشه

شيLi

fshi

tz ]2

2[ )1

976(

ي ت ها

وزيامپ

كاي

بري

ذاررگ

بات

رع س

شزاي

اف با

شيكش

ل دو

م و

كامتح

اسدر

ش زاي

افي

ذاررگ

ت بارع

س به

تسب

ي نشش

ل كدو

و مام

حكست

ر افتا

ن رود

س بسا

رح غي

ي،كس

اپورـ

والك

سيوك

ـ اپن

كرب و

سيوك

ـ اپشه

شيي،

كساپو

رـ بو

ايت ه

وزيامپ

ي كبرا

1/4×1

0-4-2

7 s-1

ي، كس

اپوه ـ

يش، ش

سيوك

اپورـ

بـ

الركو

و سي

وك اپ

نـ كرب

سيوك

اپD

anie

l and

Lib

er ]5

2،53[

)197

6 ، 19

78(

ي ت ها

وزيامپ

ي ك برا

ريگذا

بارت

رع س

بهت

سبي ن

طولي

ششم ك

كاتح

استار

رفدن

بوس

سارح

غيري

گذابار

ت رع

سش

زايا اف

ي برش

و بي

رضي ع

ششص ك

خوادر

ش زاي

، افسي

وكـ اپ

ن كرب

100-

500 s

-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Dan

iel e

t al. ]

47[ )

1981

(

ش كاه

و ستر

ي اـ پل

شه شي

ي وكس

اپو ـ

شه شي

ايت ه

وزيامپ

ي كبرا

ي شش

م ككا

تح اس

درش

زاياف

ش زاي

اف با

6/6ن

يلو نا

ن ـكرب

و ي

كساپو

ـ بن

كري

ت هاوزي

امپي ك

براي

ششم ك

كاتح

اسدر

ريگذا

بارت

رعس

10-3

-200

0 s-1

ـ شه

شيتر،

اسلي

ـ پشه

شي و

سيوك

اپنـ

كربي،

كساپو

6/6ون

نايلـ

بن كر

تاهكو

ف اليا

Kaw

ata

et a

l. ]5

4 ،55[

)198

1 ، 19

82(

ي ت ها

وزيامپ

ي كبرا

ش كرن

ت رع

س به

تسب

ي نشش

ل كدو

و مام

حكست

ر افتا

ن رود

س بسا

رحغي

ي برا

ي ذار

رگ با

ترع

سش

زاي اف

باشي

كشل

دوو م

ام حك

ستر ا

دش

كاهي،

كساپو

ـ شه

شيسي

وكـ اپ

ن كرب

ي ت ها

وزيامپ

ك2/7

-4/9

m/s

ـ بن

كر و

سيوك

ـ اپشه

شيسي

وكاپ

Hay

es a

nd A

dam

s ]56

[ )19

82(

ي برا

ش كرن

ت رع

سبه

ت سب

ت نكس

شش

تن و

شيكش

ل دو

متار

رفن

ودس ب

سارح

غيي

براي

ذاررگ

بات

رع س

شزاي

اف با

شيكش

ل دو

ر مش د

زاي اف

ي،كس

اپو ـ

بنكر

ي ت ها

وزيامپ

كستر

ي ا پل

ر ـوال

و كتر

اسلي

ـ پن

كربر،

ستي ا

پله ـ

يش ش

ي،كس

اپو ـ

شهشي

ي ت ها

وزيامپ

ك10

-4-1

03 s-1

ه ـيش

شي،

كساپو

ـ بن

كر

ر، ست

ي ا پل

ه ـيش

شي،

كساپو

ـ الر

كو و

ستري ا

پلن ـ

كربستر

ي اپل

Har

ding

and

Wel

sh ]5

7[ )1

983 ،

1985

(

ي ت ها

وزيامپ

ي كبرا

ي ذار

رگت با

رع س

بهت

سبي ن

طولي

ششم ك

كاتح

استار

رفدن

بوس

سارح

غيري

گذابار

ت رع

ش سزاي

ا افي ب

رشص ب

خوا و

ضيعر

ي شش

ص كخوا

در ش

زاي، اف

سيوك

اپنـ

كربستا

- اي38

1 s-1

سيوك

ـ اپن

كربC

ham

is a

nd S

mith

]58[

)198

4(




270

تهدا

شام

ت رع

سوده

حدم

يا ي

جايا به

جش

كرنت

رعس

ده ش

عهطال

د مموا

جعمرا

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افب ب

خريي ت

جايا به

جي و

ششي ك

سفتي،

ششم ك

كاتح

اسدر

ش زاي

اف1×

10-3

-20 m

/sلي

فنون

رزي ـ

شهشي

Rob

erts

and

Har

ding

]59[

)199

1(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

ششل ك

دوو م

ام حك

ستر ا

ش دزاي

اف1/6

7×10

-3-6

s-1در

ده بري

اه كوت

شه شي

ف اليا

ريديد

ك انالئي

ـ من

تير اس

ينرز

Pate

rson

et a

l. ]6

0[ )1

991(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

هايي ن

ششش ك

كرن و

شر تن

ش دزاي

اف10

-5-1

03 s-1

سيوك

ـ اپشه

شيSt

aab

and

Gila

t ]61

،41[ )

1993

، 19

95(

ي رژ

ر انش د

زاي، اف

شي بر

ولمد

و شي

بركام

تح اس

ي،شش

ل كدو

، مشي

كشام

حكست

ر اش د

زاياف

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

مش خ

ي ورش

ي، بشش

ك8×

10-6

-4 m

/sسي

وكـ اپ

شه شي

Oko

li an

d Sm

ith ]6

2 ،64

، 65

[)1

995 ،

1999

، 20

01(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

هايش ن

كرن و

شر تن

ش دكاه

و شي

كشل

دور م

ش دزاي

اف4/4

2×10

-4-5

00 s-1

سيوك

ـ اپشه

شيA

rmen

akas

and

Sci

amar

ella

]66[

)197

3(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

ششل ك

دوو م

ام حك

ستر ا

ش دزاي

اف0/1

-10 s

-1 و

ستري ا

پله ـ

يشش

ليفنو

ـ شه

شيB

arre

et a

l. ]67

[ )19

96(

ضيعر

ي شش

ص كخوا

در ها

ش تنكرن

ت رع

س به

ميي ك

تگبس

وا10

-3-1

03 s-1

سيوك

ـ اپن

كربM

elin

and

Asp

]68[

)199

9(ري

گذابار

ت رع

سش

زايا اف

ي بشش

م ككا

تح اس

درش

زاياف

3/3×1

0-5-1

2 m/s

يدي آم

پله ـ

يشش

Vash

chen

ko e

t al. ]

69[ )

2000

(ري

گذابار

ت رع

سش

زايا اف

ي بشش

ل كدو

و مام

حكست

ر اش د

زاياف

3×10

-5-8

×10-3

s-1H

DPE

ـ شه

شينه

داB

ai e

t al. ]

70[ )

2000

(ت

رع س

شزاي

اف با

شيكش

ل دو

ر م د

شزاي

اف و

شيكش

ش كرن

و ش

تنكثر

حدادر

ش زاي

افري

گذابار

-600

s-1 ~

1 s-1

~ 40

0سي

وكـ اپ

ن كرب

Gila

t et a

l. ]72

[ )20

02(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بطول

ي شش

ل كدو

و مام

حكست

ر اش د

زاياف

10-4

-0/1

s-1سي

وكـ اپ

شه شي

Fere

shte

h-Sa

niee

et a

l. ]73

[ )20

05(

ـ شه

شيده

شفته

ت باوزي

امپت ك

خام ض

ي ورض

، علي

طوت

جهدر

ي شش

م ككا

تح اس

درش

زاياف

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بكس

اپو14

0-40

0 s-1

سيوك

ـ اپشه

شيN

aik

et a

l. ]75

[ )20

10(

با ري

شام ف

كاتح

اسدر

ش زاي

، افش

كرنت

رع س

بهت

سبي ن

شارل ف

دور م

فتان ر

ودس ب

سارح

غيش

كرنت

رع س

شزاي

اف10

-5-1

04 s-1

سيوك

ـ اپالد

فوSi

erak

owsk

i and

Nev

ill ]7

6[ )1

971(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

شارم ف

كاتح

اسدر

ش زاي

اف10

-3-1

03 s-1

ستري ا

پله ـ

يشش

Am

ijim

a an

d Fu

jii ]7

7[ )1

980(

ن ود

س بسا

رح غي

ف،اليا

ي ستا

رادر

ش كرن

ت رع

س به

تسب

ي نشار

ل فدو

ر مي د

كمش

زاياف

ي شار

ل فدو

و مام

حكست

ر اش د

زاي، اف

فاليا

ي ستا

را در

شكرن

ت رع

س به

تسب

م نكا

تح اس

تاررف

فاليا

بر ود

عمي

ستا را

درش

كرنت

رع س

شزاي

ا افب

500 s

-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Dan

iel a

nd L

aBed

z ]78

[ )19

83(




271

تهدا

شام

ت رع

سوده

حدم

يا ي

جايا به

جش

كرنت

رعس

ده ش

عهطال

د مموا

جعمرا

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

رضو ع

ي طول

ي شار

م فكا

تح اس

درش

زاياف

10-3

-600

s-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Caz

eneu

ve a

nd M

aile

]79[

)198

5(ري

گذابار

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

م فكا

تح اس

درش

زاياف

265 )

± 50

( s-1

سيوك

ـ اپشه

شيK

umar

et a

l. ]80

[ )19

86(

ام حك

ستن ا

ترييش

ه بشد

ش زار

، گش

كرنت

رع س

شزاي

ا افي ب

شارم ف

كاتح

اسدر

ي جزي

ش زاي

افت

وزيامپ

ي كبرا

تر اس

يلوين

ـ شه

شي و

ستري ا

پله ـ

يش ش

ي ،كس

اپو ـ

شهشي

ي ت ها

وزيامپ

ن كبي

تر. اس

يلوين

نه زمي

با 10

-103 s

-1 ـ

شه شي

ي، كس

اپو ـ

شهشي

سترل ا

ويني ـ

شهشي

ر، ست

ي اپل

El-H

abak

]81[

)199

1(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

م فكا

تح اس

ي وهاي

ش نكرن

در ش

زاياف

~ 8 s

-1PE

EKن

كربM

ontie

l and

Will

iam

s ]82

[ )19

92(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

ي فهاي

ش نكرن

و كام

تح اس

يه،اول

ل دو

ر مش د

زاياف

860 s

-1سي

وكـ اپ

شه شي

Har

ding

]83[

)199

3(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بهاي

ي نشار

ش فر تن

ش دزاي

اف10

0-10

00 s-1

ـ شه

شي و

سيوك

ـ اپشه

شيستر

ي اپل

El-H

abak

]85[

)199

3(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

ل فدو

ر مش د

زاياف

5×10

-4-2

500 s

-1سي

وكـ اپ

شه شي

Tay

et a

l. ]86

[ )19

95(

ي برا

ي ذار

رگ با

ترع

سش

زاي اف

بانی

ساكش

ش كرن

ي رژ

و اني

شارم ف

سليش ت

تندر

ش زاي

افی

سانكش

ل دو

و مي

هايم ن

كاتح

اسار

رفتن

ودس ب

سارح

غيي،

كساپو

ـ بن

كري

ت هاوزي

امپك

يد آم

ليـ پ

ن كرب

و سي

وكـ اپ

ن كرب

ي ت ها

وزيامپ

ي كبرا

ي ذار

رگت با

رع س

بهت

سبن

49-1

430 s

-1 ـ

بنكر

و سي

وكـ اپ

ن كرب

يدي آم

پلPo

wer

s et a

l. ]87

، 88

[ )19

95(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

شارل ف

دوو م

ام حك

ستر ا

ش دزاي

اف10

-4-3

50 s-1

يع ما

ورـ بل

اه كوت

شه شي

ف اليا

Li e

t al. ]

89[ )

1995

(ري

گذابار

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

م فكا

تح اس

درش

زاياف

10-3

-750

s-1ستر

ي ا پل

ه ـيش

شTa

keda

and

Wan

]90[

)199

5(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

شارش ف

كرن و

كامتح

اسدر

ش زاي

اف0/2

54-2

/54 m

/sسي

وكـ اپ

ن كرب

Tzen

g an

d A

brah

amia

n ]9

1-93

[ )1

995 ،

1996

، 19

98(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي برض

ي عشار

م فكا

تح اس

ل ودو

ر مش د

زاياف

1/7×1

0-7

-1/7×

10-3

m/s

سيوك

ـ اپن

كربLo

we ]

94[ )

1996

(

ي كس

پون ـ

كربی

جهتك

ي تت ها

وزيامپ

ي كبرا

ي رض

و عي

طولي

شارم ف

كاتح

اسدر

ش زاي

افي

رضي ع

هايش ن

كرنكه

ي حال

در ش

كرنت

رع س

شزاي

ا افي ب

طولي

هايش ن

كرندر

ش زاي

و افش

زايا اف

ي بهاي

ش نكرن

و كام

تح اس

درش

زاي، اف

ت اس

ودهس ب

سارح

غيش

كرنت

رع س

بهت

سبن

سيوك

ـ اپن

كربد

عام مت

ايت ه

وزيامپ

ي كبرا

ش كرن

ت رع

س

<10 s

-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Hsi

ao a

nd D

anie

l ]95

[ )19

98(




272

تهدا

شام

ت رع

سوده

حدم

يا ي

جايا به

جش

كرنت

رعس

ده ش

عهطال

د مموا

جعمرا

شكرن

ت رع

س به

تسب

م نكا

تح اس

تار رف

دن بو

سسا

رحغي

4×10

2 -1/3×

103 s

-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Wol

dese

nbet

and

Vin

son ]

96[ )

1999

(ري

گذابار

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

ش فر تن

ش دزاي

اف40

0-70

0 s-1

سيوك

ـ اپشه

شيN

inan

et a

l. ]97

[ )20

01(

ي رض

ي عشار

ل فدو

ر مي د

كمش

زاي، اف

شكرن

ت رع

ش سزاي

ا افي ب

رضي ع

شارم ف

كاتح

اس در

شزاي

افش

كرنت

رعه س

ت بسب

ي نرض

ي عهاي

ش نكرن

ار رفت

دن بو

سسا

رح غي

ش،كرن

ت رع

ه ست ب

سبن

ستا- اي

2000

s-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Hal

l and

Gud

en ]9

8[ )2

001(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

ل فدو

و مام

حكست

ر اش د

زاياف

82 ،1

64 و

817 s

-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Hos

ur e

t al. ]

99[ )

2001

(ـ

شه شي

د عام

متت

وزيامپ

كاي

برش

كرنت

رع س

شزاي

اف با

يينها

ي شار

ش ف تن

درش

زاياف

ي، كس

اپوـ

ن كرب

د عام

متت

وزيامپ

كاي

بري

هايي ن

شارش ف

تندر

ي جزي

ش زاي

افي،

كساپو

وسي

وك اپ

ن ـكرب

و ي

كساپو

ـ شه

شيد

عام مت

ايت ه

وزيامپ

ي كبرا

ی سان

كشل

دوش م

زاي اف

ش زاي

اف با

سيوك

ـ اپن

كربو

ي كس

اپو ـ

شهشي

ي ت ها

وزيامپ

ي كبرا

ي هاي

ش نكرن

در ش

كاهري

گذابار

ت رع

س

450 s

-1 ـ

بنكر

و سي

وكـ اپ

شه شي

سيوك

اپO

chol

a et

al. ]

100[

)200

4(

ـ شه

شيي

ت هاوزي

امپي ك

براي

ذاررگ

بات

رع س

شزاي

اف با

ضيعر

ي شار

م فكا

تحاس

ش زاي

افسي

وكـ اپ

ن كرب

و سي

وكاپ

10-4

-500

s-1 ـ

بنكر

و سي

وكـ اپ

شه شي

سيوك

اپTs

ai a

nd K

uo ]1

02[ )

2006

(

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

مش خ

كامتح

اسدر

ش زاي

اف10

-6-1

0-1 m

/sستر

ي ا پل

ه ـيش

شمد

نSi

ms e

t al. ]

103[

)198

8(ش

كرنت

رع س

شزاي

ا اف( ب

ولمد

و كام

تح)اس

ي شار

و في

ششص ك

خوادر

ش زاي

اف0-

3000

s-1سي

وكـ اپ

ن كرب

Gro

ves e

t al. ]

104[

)199

3(ار

رفتن

ودس ب

سا ح

غيري،

ذاررگ

ت بارع

سش

زايا اف

ي بطول

ي شار

و في

ششل ك

دور م

ش دزاي

اف و

كامتح

اسدر

ش زاي

، افري

گذابار

ت رع

س به

تسب

ي نطول

ي شار

و في

ششش ك

كرن و

كامتح

است

سبي ن

ششش ك

كرنكه

ي حال

در ي

ذاررگ

ت بارع

سش

زايا اف

ي برض

ي عشار

و في

ششل ك

دوم

ت. اس

ودهس ب

سا ح

غيري

ذاررگ

ت بارع

سبه

1×10

-4-5

00 s-1

سيوك

ـ اپن

كربD

anie

l et a

l. ]10

5[ )1

995(

شكرن

ت رع

سش

زايا اف

ي بشار

و في

ششم ك

كاتح

اسدر

ش زاي

اف1-

200 s

-1سي

وكـ اپ

شه شي

Lee

et a

l. ]10

6[ )2

000(

و شي

كشل

دوو م

ام حك

ستر ا

ش دزاي

، افلي

طوي

شارو ف

ي شش

ل كدو

و مام

حكست

ر اش د

زاياف

ي شش

ي كرژ

ر انش د

زايو اف

ي رش

م بكا

تح اس

درش

زاي، اف

شي بر

ولمد

در ش

كاهي،

رضي ع

شارف

ريگذا

بارت

رع س

شزاي

ا افي ب

شارو ف

10-3

-100

s-1سي

وكـ اپ

شه شي

Shok

rieh

and

Jam

al O

mid

i ]10

7-11

4[)2

009 ،

2011

(




273

مراجع

1. Zukas, J.A., High Velocity Impact Dynamics, John Wiley and

Sons, 1990.

2. Reid S.R. and Zhou G., Impact Behaviour of Fibre-Reinforced

Composite Materials and Structures, Woodhead, Cambridge

and CRC, 2000.

3. Impact Response and Dynamic Failure of Composites and

Laminate Materials, Trans Tech, Kim J.K. and Yu T.X. (Eds.),

Key Engineering Materials, Zurich, Switzerland, 141-143, 402-

497, 1998.

4. Mallick P.K. and Broutman L.J., Static and Impact Properties

of Laminated Hybrid Composites, J. Test. Evaluat., 5, 190-200,

1977.

5. Sierakowski R.L., High Strain Rate Resting of Composites, Ra-

jendran A.M., Nicholas T. (Eds.), Dynamic Constitutive-Fail-

ure Models, AFWAL-TR-88-4229, Wright-Patterson Air Force

Base, OH, USA, 1988.

6. Al-Salehi F.A.R., Al Hassani S.T.S., and Hinton M.J., An Ex-

perimental Investigation into the Strength of Angle Ply GRP

Tubes under High Rate of Loading, J. Compos. Mater., 23, 288-

305, 1989.

7. Al-Salehi F.A.R., Al-Hassani S.T.S., Bastaki N.M., and Hinton

M.J., Rate Effects on Aramid Fibre/Epoxy (KRP) Tubes under

Hoop Loading, J. Compos. Mater., 24, 894-917,1990.

8. Jenq S.T. and Sheu S.L., High Strain Rate Compressional Be-

havior of Stitched and Unstitched Composite Laminates with

Radial Constraint, J. Compos. Struct., 25, 427-438, 1993.

9. ASTM D 3039-76, Standard Test Method for Properties of Fi-

ber-Resin Composites, ASTM Designation, 118-22, 1989.

10. ASTM D 3479-76, Standard Test Method for Tension-Tension

Fatigue of Oriented Fiber-Resin Matrix Composites, ASTM

Designation, 142-44, 1990.

11. ASTM D 3410-87, Standard Test Method for Compressive

Properties of Unidirectional or Crossly Fiber Resin Compos-

ites, ASTM Designation, 132-41, 1987.

12. ASTM D 695-89, Standard Test Method for Compressive Prop-

erties of Rigid Plastics, ASTM Designation, 197-201, 1989.

13. ASTM D 3518-76, Standard Practice for In-Plane Shear Stress-

Strain Response of Unidirectional Reinforced Plastics, ASTM

Designation, 145-50, 1982.

14. ASTM D 4255-83, Standard Guide for Testing In-Plane Prop-

erties of Composite Laminates, ASTM Designation, 195-204,

1983.

15. ASTM D 2733-70, Standard Methods of Test for Interlaminar

Shear Strength of Structural Reinforced Plastics at Elevated

Temperatures, ASTM Designation, 773-776, 1970.

16. ASTM D 3846-93, Standard Test Method for In-Plane Shear

Strength of Reinforced Plastics, ASTM Designation, 435-37,

1993.

17. Lal K.M., Low Velocity Transverse Impact Behavior of 8-Ply,

Graphite-Epoxy Laminates, J. Reinforc. Plast. Compos., 2,

216-225, 1983.

18. Lal K.M., Residual Strength Assessment of Low Velocity Im-

pact Damage of Graphite-Epoxy Laminates, J. Reinforc. Plast.

Compos., 2, 226-238, 1983.

19. Lal K.M., Evaluation of Residual Strength of Composite Lami-

nates Damaged by Low Velocity Impacts, Proceeding of 6th In-

ternational Conference on Fracture (ICF6), Pergamon, 2933-

2943, 1984.

20. Sjoblom P. and Hwang B., Compression-after Impact: The

$5,000 Data point, Proceeding of 34th International. SAMPE

Symposium., Reno, Nevada, May 8-11, 1411-1421, 1989.

21. www.zwick.com.au/pdf/brochures/14_573_HIT_FP_E.pdf,

Available in 2 May 2007.

22. Lifshitz J.M., Impact Strength of Angle Ply Fiber Reinforced

Materials, J. Compos. Mater., 10, 92-101, 1976.

23. Ambur D.R., Prasad C.B., and Waters W.A., A Dropped Weight

Apparatus for Low Speed Impact Testing of Composite Struc-

tures, J. Experiment. Mechanic., 35, 77-82, 1995.

24. Levin K., Effect of Low-Velocity Impact on Compressive

Strength of Quasi-Isotropic Laminate, Proceeding of American

Society for Composite, First Technical Conference, Dayton,

OH, USA, 313-326, 1986.

25. Tsai X. and Tang J., Impact Behavior of Laminated Glass Fiber

Composites by Weight Dropping Testing Method, International

SAMPE Symposium and Exhibition, 36, 1118-1127, 1991.

26. Schoeppner G.A., Low Velocity Impact Response of Tension

Preloaded Composite Laminates, 10th DoD/NASA/FAA Confer-

ence on Fibrous Composites in Structural Design, Nov. 1-4,




274

Hilton Head Island, S.C., 1993.

27. Wu E. and Liau J., Impact of Unstitched and Stitched Laminates

Bi-line Loading, J. Compos. Mater., 28, 1640-1658, 1994.

28. Shokrieh M.M., Tozandehjani H., and Jamal Omidi M., Effect

of Fiber Orientation and Cross Section of Composite Tubes on

their Energy Absorption Ability in Axial Dynamic Loading, J.

Mechanic. Compos. Mater., 45, 567-576, 2009.

29. Husman G.E., Whitney J.M., and Halpin J.C., Residual Strength

Characterization of Laminated Composite Subjected to Impact

Loading, ASTM STP, 568, 92-113, 1975.

30. Cantwell W.J. and Morton J., Detection of Impact Damage in

CFRP Laminates, J. Compos. Struct., 3, 241-257, 1985.

31. Qian Y. and Swanson S.R., Experimental Measurement of Im-

pact Response in Carbon/Epoxy Plates, AIAA Paper 89-1276-

CP, Proceeding of 30th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC, Struct.,

Struct. Dyn. Mater. Conf., Mobile, Al. 1989.

32. Jenq S.T., Wang S.B., and Sheu L.T., Model for Predicting the

Residual Strength of GFRP Laminates Subject to Ballistic Im-

pact, J. Reinforc. Plast. Compos., 11, 1127-1141, 1992.

33. Delfosse D., Pageau G., Bennett A., and Pousatrip A., Instru-

mented Impact Testing at High Velocities, J. Compos. Technol.

Res., 15, 38-45, 1993.

34. Jenq S.T., Jing H.S., and Chung C., Predicting the Ballistic

Limit for Plain Woven Glass/Epoxy Composite Laminate, Int.

J. Impact Eng., 15, 451-464, 1994.

35. http://astro.kent.ac.uk/facilities/lgg.htm, available in 2 May

2007.

36. Hopkinson B., A Method of Measuring the Pressure Produced

in the Detonation of High Explosives or by the Impact of Bul-

lets, Phil. Trans. R. Soc. London A, 213, 437-456, 1914.

37. Davies R.M., A simple Modification of the Hopkinson Pressure

bar, Proceeding 7th International Congress on Applied Me-

chanics, 1, 404, 1948.

38. Kolsky H., An Investigation of the Mechanical Properties of

Materials at Very High Rates of Loading, Proc. Phys. Soc. Lon-

don, 62B, 676-700, 1949.

39. Griffiths L.J. and Martin D.J., A study of the Dynamic Behav-

iour of a Carbon-Fiber Composite Suing the SPLIT HOPKIN-

SON PRESSURE BAR, J. Phys. D: Appl. Phys., 7, 2329-2341,

1974.

40. Harding J. and Welsh L.M., A Tensile Testing Technique for

Fiber-Reinforced Composites at Impact Rates of Stain, J. Ma-

ter. Sci., 18, 1810-1826, 1983.

41. Staab G.H. and Gilat A., High Strain Rate Characterization of

Angle-Ply Glass/Epoxy Laminates, Proceeding 9th Interna-

tional Conference on Composite Materials, ICCM IX, Madrid,

Spain, 5, 278-85, 1993.

42. Kaiser M.A., Advancements in the Split Hopkinson Bar Test,

MSC Thesis, Department of Mechanical Engineering, Virginia

Polytechnic Institute, 1998.

43. Johnson P.C., Stern B.A., and Davis R.S., Symposium on the

Dynamic Behavior of Materials, Special Technical Publication

No. 336, American Society for Testing and Materials, Philadel-

phia, PA, 195, 1963.

44. Fyfe I.M. and Rajendran A.M., Dynamic Pre-strain and Inertia

Effects on the Fracture of Metals, J. Mechanic. Phys. Solid., 28,

17-26, 1980.

45. Gourdin W.H., Weinland S.L., and Boling R.M., Development

of the Electromagnetically Launched Expanding Ring as a High

Strain-Rate Technique, Rev. Scientific Instrument., 60, 1989.

46. Satapathy S. and Landen D., Expanding Ring Experiments to

Measure High-Temperature adiabatic properties, Int. J. Impact

Eng., 33, 735-744, 2006.

47. Daniel I.M., LaBedz R.H., and Liber T., New Method for Test-

ing Composites at Very High Strain Rates, J. Experiment. Me-

chanic., 21, 71-77, 1981.

48. Daniel I.M., Hamiilton W.G., and Labedz R.H., Strain Rate

Characterization of Unidirectional Graphite Epoxy Compos-

ites, Compos. Mater., Test. Design, ASTM STP, 787, 393-413,

1982.

49. Rotem A. and Lifshitz J.M., Longitudinal Strength of Unidi-

rectional Fibrous Composite under High Rate of Loading, Pro-

ceeding of 26th Annual Technology Conference, Society for

Plastics Industry, Reinforced Plastics/Composites Division,

Washington DC, Section 10-G, 1-10, 1971.

50. Davies R.G. and Magee C.L., Effect of Strain Rate Upon the

Tensile Deformation of Materials, J. Eng. Mater. Technol., 97,

151-155, 1975.

51. Davies R.G. and Magee C.L., Effect of Strain Rate Upon the

Bending Behavior of Materials, J. Eng. Mater. Technol., 99, 47-

51, 1977.

52. Daniel I.M. and Liber T., Strain Rate Effects on the Mechani-

cal Properties of Fiber Composites, Report NASA CR-135087,

Part 3, 1976.




275

53. Daniel I.M. and Liber T., Testing of Fiber Composites at High

Strain Rates, Proceeding of 2nd International Conference on

Composite Materials, ICCM II, Toronto, Canada, 1003-1118,

1978.

54. Kawata K., Hondo A., Hashimoto S., Takeda N., and Chung

H.L., Dynamic Behaviour Analysis of Composite Materials,

Proceeding of Japan-US Conference on Composite Materials,

Kawata K. and Akasaka T. (Eds.), Japan Society for Composite

Materials, Tokyo, 2-11, 1981.

55. Kawata K., Hashimoto S., and Takeda N., Mechanical Behav-

iours in High Velocity Tension of Composites, Proceeding 4th

International Conference on Composite Materials, ICCM IV,

Hayahsi T. et al. (Eds.), Tokyo, Japan, 829-836, 1982.

56. Hayes S.V., and Adams D.F., Rate Sensitive Tensile Impact

Properties of Fully and Partially Loaded Unidirectional Com-

posites, J. Test. Evaluat., 10, 61-68, 1982.

57. Welsh L. M. and Harding J., Effect of Strain Rate on the Tensile

Failure of Woven Reinforced Polyester Resin Composites, J.

Physi. Colloque C5, 46, 405-414, 1985.

58. Chamis C.C. and Smith G.T., Environmental and High Strain

Rate Effects on Composites for Engine Applications, AIAA J.,

22, 128-134, 1984.

59. Roberts S. and Harding J., Effect of Strain Rate on the Tensile

Failure of Glass-Fibre Braided Tubes, J. de Physique IV, 1, C3-

353-C3-359, 1991.

60. Peterson B.L., Pangborn R.N., and Pantano C.G., Static and

High Strain Rate Response of a Glass fiber reinforced thermo-

plastic, J. Compos. Mater., 25, 887-906, 1991.

61. Staab G.H. and Gilat A., High Strain Rate Response of Angle-

Ply Glass/Epoxy Laminates, J. Compos. Mater., 29, 1308-

1320, 1995.

62. Okoli O.I. and Smith G.F., Overcoming Inertial Problems in

the High Strain Rate Testing of a Glass/Epoxy Composite, Pro-

ceeding of Society of Plastics Engineers Annual Technical Con-

ference (ANTEC), Advanced Polymer Composites Division, 2,

2998-3002, 1995.

63. Okoli O.I. and Smith G.F., The Effect of Strain Rate and Fiber

Content on the Poisson’s Ratio of Glass/Epoxy Composites, J.

Compos. Struct., 48, 157-161, 2000.

64. Okoli O.I. and Smith G.F., Aspects of the Tensile Response

of Random Continuous Glass/Epoxy Composites, J. Reinforc.

Plast. Compos., 18, 606-613, 1999.

65. Okoli O.I., The Effects of Strain Rate and Failure Modes on

the Failure Energy of Fiber Reinforced Composites, J. Compos

Struct., 54, 299-303, 2001.

66. Armenakas A.E. and Sciammarella C.A., Response of Glass-

Fibers-Reinforced Epoxy Specimens to High Rates of Tensile

Loading, J. Experiment. Mechanic., 13, 433-440, 1973.

67. Barre S., Chotard T., and Benzeggagh M.L., Comparative

Study of Strain Rate Effects on Mechanical Properties of Glass

Fibre-Reinforced Thermoset Matrix Composites, J. Compos.

Part A, 27, 1169-1181, 1996.

68. Melin L.G. and Asp L.E., Effects of Strain Rate on Transverse

Tension Properties of a Carbon/Epoxy Composite: Studied by

Moiré Photography, J. Compos. Part A, 30, 305-316, 1999.

69. Vashchenko A., Spiridonova I., and Sukhovaya E. Deformation

and Fracture of Structural Materials under High-rate Strain,

Metalurgija/Metallurgy, 39, 89-92, 2000.

70. Bai S.L., Cao K., Chen J.K., and Liu Z.D., Tensile Properties of

Rigid Glass Bead/HDPE Composites, J. Polym. Polym. Com-

pos., 8, 413-418, 2000.

71. Shim V.P.W., Yuan J., and Lim C.T., Dynamic Tensile Response

of a Carbon Fiber Reinforced LCP Composite and Its Tempera-

ture Sensitivity, Proceedings of SPIE, Chau F.S. and Quan C.

(Eds.), 4317, 100-105, 2001.

72. Gilat A., Goldberg R.K., and Roberts G.D., Experimental Study

of Strain-Rate-Dependent Behavior of Carbon/Epoxy Compos-

ite, J. Compos. Sci. Technol., 62, 1469-1476, 2002.

73. Fereshteh-Saniee F., Majzoobi G.H., and Bahrami M., An Ex-

perimental Study on the Behavior of Glass-Epoxy Composite

at Low Strain Rates, J. Mater. Proc. Technol., 162-163, 39-45,

2005.

74. Taniguchi N., Nishiwaki T., and Kawada H., Tensile Strength

of Unidirectional CFRP Laminate under Hhigh Strain Rate, J.

Adv. Compos. Mater., 16, 167-180, 2007.

75. Naik N.K., Yernamma P., Thoram N.M., Gadipatri R., and Ka-

vala V.R., High Strain Rate Tensile Behavior of Woven Fabric

E-Glass/Epoxy Composite, J. Polym. Test., 29, 14-22, 2010.

76. Sierakowski R.L. and Nevill G.E., Dynamic Compressive

Strength and Failure of Steel Reinforced Epoxy Composites, J.

Compos. Mater., 5, 362-377, 1971.

77. Amijima S. and Fujii T., Compressive Streng-th and Fracture

Characteristics of Fiber Composites under Impact Loading,

Proceeding of 3rd International Conference on Composite Ma-




276

terials, ICCM III, Bunsell A.R. (Ed.), Paris, France, 399-413,

1980.

78. Daniel I.M. and LaBedz R.H., Method for Compression Test-

ing of Composite Materials at High Strain Rates, Compression

Testing of Homogeneous Materials and Composites, ASTM

STP 808, Chait R.and Papirno R.(Eds.), American Society for

Testing and Materials, Philadelphia, 121-139, 1983.

79. Cazeneuve C. and Maile J.C., Study of the Behaviour of Car-

bon Fibre Composites under Different Deformation Rates, J.

Phys. Colloque C5, 46, 551-556, 1985.

80. Kumar P., Garg A., and Agarwal B.D., Dynamic Compressive

Behaviour of Unidirectional GFRP for Various Fiber Orienta-

tions, J. Mate. Lett., 4, 111-116, 1986.

81. El-Habak A.M.A., Mechanical Behaviour of Woven Glass Fi-

bre Reinforced Composites under Impact Compression Load, J.

Compos., 22, 129-134, 1991.

82. Montiel D.M. and Williams C.J., A Method for Evaluating the

High Strain Rate Compressive Properties of Composite Materi-

als, In Composite materials: Testing and Design, ASTM STP

1120, Grimes G.C. (Ed.), American Society for Testing and

Materials, Philadelphia, Vol. 10, 54-65, 1992.

83. Harding J., Effect of strain Rate and Specimen Geometry on

the Compressive Strength of Woven Glass-Reinforced Epoxy

Laminates, J. Compos., 24, 323-332, 1993.

84. Lindholm U.S., Some Experiments with the Split Hopkinson

Pressure Bar, J. Mechanic. Phys. Solid., 12, 317-335, 1964.

85. El-Habak A.M.A., Compressive Resistance of Unidirectional

GFRP under High Rate of Loading, J. Compos. Technol. Res.,

15, 311-317, 1993.

86. Tay T.E., Ang H.G., and Shim V.P.W., An Empirical Strain

Rate-Dependent Constitutive Relationship for Glass-Fiber Re-

inforced Epoxy and Pure Epoxy, J. Compos. Struct., 33, 201-

210, 1995.

87. Powers B.M., Vinson J.R., and Hall I.W., High Strain Rate Me-

chanical Properties of IM7/8551-7 Graphite Epoxy Composite,

Proceeding of 10th Technical Conference of the American Soci-

ety for Composites, 227-238, 1995.

88. Powers B.M., Vinson J.R., Wardle M., and Scott B., High Strain

Rate Effects on Two AS4 Graphite Fiber Polymer Matrix Com-

posites, In High Strain Rate Effects on Polymer, Metal and

Ceramic Matrix Composites and Other Advanced Materials,

ASME, 48, 179-189, 1995.

89. Li R.K.Y., Lu S.N., and Choy C.L., Tensile and Compressive

Deformation of a Short-glass-fiber-reinforced Liquid Crystal-

line Polymer, J. Thermoplast. Compos. Mater., 8, 304-322,

1995.

90. Takeda N. and Wan L., Impact Compression Damage Evolution

in Unidirectional Glass Fiber Reinforced Polymer Composites,

In High Strain Rate Effects on Polymer, Metal and Ceramic

Matrix Composites and Other Advanced Materials, ASME, 48,

109-113, 1995.

91. Tzeng J.T. and Abrahamian A.S., Dynamic Compressive Prop-

erties of Composites at Interior Ballistic Rates of Loading-Ex-

perimental Method, Compos. Eng., 5, 501-508, 1995.

92. Tzeng J.T. and Abrahamian A.S., Dynamic Compressive Prop-

erties of Laminated Composites at High Rates of Loading, Pro-

ceeding 11th Technical Conference of the American Society for

Composites, 178-188, 1996.

93. Tzeng J.T. and Abrahamian A.S., An Experimental Method

for Compressive Properties of Laminated Composites at High

Rates of Loading, J. Thermoplast. Compos. Mater., 11, 133-

143, 1998.

94. Lowe A., Transverse Compressive Testing of T300/914, J. Ma-

ter. Sci., 31, 1005-1111, 1996.

95. Hsiao H.M. and Daniel I.M., Strain Rate Behavior of Compos-

ite Materials, J. Compos. Part B, 29B, 521-533, 1998.

96. Woldesenbet E. and Vinson J.R., Specimen Geometry Effects

on High Strain-Rate Testing of Graphite/Epoxy Composites,

AIAA J., 37, 1102-1106, 1999.

97. Ninan L., Tsai J. and Sun C.T., Use of Split Hopkinson Pressure

bar for Testing Off-axis Composites, Int. J. Impact Eng., 25,

291-313, 2001.

98. Hall I.W. and Guden M., High Strain Rate Testing of a Uni-

directionally Reinforced Graphite Epoxy Composite, J. Mater.

Sci. Lett., 20, 897-899, 2001.

99. Hosur M.V., Alexander J. and Vaidya U.K., High Strain Rate

Compression of Carbon/Epoxy Laminate Composites, J. Com-

pos. Struct., 52, 405-417, 2001.

100. Ochola R.O., Marcus K., Nurick G.N., and Franz T., Mechani-

cal Behaviour of Glass and Carbon Fiber Reinforced Compos-

ites at Varying Strain Rates, J. Compos. Struct., 63, 455-467,

2004.

101. Matthews F.L. and Rawlings R.D., Composite Materials: Engi-

neering Science, 270, 1994.




277

102. Tsai J.L. and Kuo, J.C., Investigating Strain Rate Effect on

Transverse Compressive Strength of Fiber Composites, Key

Eng. Mater., 306-308 II, 733-738, 2006.

103. Sims G.D. Proceeding of 6th International Conference on

Composite Materials and 2nd European Conference on Com-

posite Materials, Imperial College, London, 3, 494-507, 1988.

104. Groves S.E., Sanchez R.J., Lyon R.E. and Brown A.E., High

Strain Rate Effects for Composite Materials, In Composite Ma-

terials: Testing and Design, Vol. 11, ASTM STP 1206, Cam-

poneschi E.T.(Ed.) American Society for Testing and Materials,

Philadelphia, 162-176, 1993.

105. Daniel I.M., Hsiao H.M., and Cordes R.D., Dynamic Response

of Carbon/Epoxy Composites, In High Strain Rate Effects on

Polymer, Metal and Ceramic Matrix Composites and other Ad-

vanced Materials, ASME, 48, 167-177, 1995.

106. Lee D.G., Lim T.S., and Cheon S.S., Impact Energy Absorption

Characteristics of Composite Structures, J. Compos. Struct., 50,

381-390, 2000.

107. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Tension Behavior of Uni-

directional Glass/Epoxy Composites under Different Strain

Rates, J. Compos. Struct., 88, 595-601, 2009.

108. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Tensile Response of

Glass-fiber Reinforced Polymeric Composites under Differ-

ent Strain Rates, Proceeding of 7th International Conference

on Composite Science and Technology, Sharjah, United Arab

Emirates, 2009.

109. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Compressive Response

of Glass-fiber Reinforced Polymeric Composites to Increasing

Compressive Strain Rates, J. Compos. Struct., 89, 517-523,

2009.

110. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Experimental Study of

Strain Rate Effects on the Compressive Properties of Glass/Ep-

oxy Composites, Proceeding of 8th International Conference of

Iranian Aerospace Society (IAS), Shahinshahr, Esfahan,2009.

111. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Investigating the Trans-

verse Behavior of Glass-Epoxy Composite under Intermediate

Strain Rates, J. Compos. Struct., 93, 690-696, 2011.

112. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Development of a Strain-

Rate Dependent Progressive Damage Model for Crash Analy-

sis of Composite Laminates, DYMAT 2009, EDP Sciences,

1263–1269, 2009.

113. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Investigation of Strain

Rate Effects on In-Plane Shear Properties Of Glass/Epoxy

Composites, J. Compos. Struct., 91, 95-102, 2009.

114. Shokrieh M.M. and Jamal Omidi M., Dynamic Progressive

Damage Modeling of Fiber-Reinforced Composites under Dif-

ferent Strain Rates, J. Compos. Mater., 44, 2723-2745, 2010.

vol. 24, no. 4, 255-277 the impact resistance of fiber...

Documents