Elektroeğirme nanofiber takviyeli cam/epoksi kompozitlerin düşük hızlı darbe hasar davranışları ve sonlu elemanlar simülasyonu

Bu çalışmada elektroeğirme yöntemiyle üretilen saf Polisülfon (PSF), ağırlıkça %1 ve %2 SiC-Fe3O4 nanopartikül katkılı hibrit PSF nanofiberlerin cam/epoksi kompozitlerde düşük hızlı darbe davranışına etkileri incelenmiştir. Elektroeğrilmiş nanofiber keçeler her bir cam kumaş tabakaları arasına yerleştirilerek vakum destekli el yatırma yöntemiyle nanofiber takviyeli cam/epoksi kompozitler üretilmiştir. Referans cam/epoksi ve nanofiber takviyeli cam/epoksi kompozitler, malzeme özelliklerinin belirlenmesi için düzlem içi quasi-statik mekanik testlere tabi tutulmuştur. Düzlem dışı düşük hızlı darbe testleri 10 J, 20 J ve 30 J enerji seviyelerinde gerçekleştirilmiştir. Hasarlı numunelerin ön ve arka yüzeyleri fotoğraflanarak darbe hasar alanları ölçülmüştür. Ayrıca 30 J enerji seviyesindeki düşük hızlı darbe testleri sonrası hasarlı numunelerin kesitsel kırılma yüzeyleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Referans ve nanofiber takviyeli cam/epoksi kompozitlerin düşük hızlı darbe simülasyonları LS-DYNA sonlu elemanlar yazılımıyla gerçekleştirilmiştir. Tabakalar arasına yerleştirilen saf ve hibrit PSF nanofiber keçeler cam/epoksi kompozitlerin çekme ve basma mukavemetlerini arttırarak düzlem içi mekanik özelliklerini iyileştirmişlerdir. Nanofiber takviyeli kompozitler artan darbe enerjisiyle birlikte referans kompozite kıyasla darbe hasarı eşik kuvveti değerini artırarak, absorbe edilen enerjiyi ve fiber kırılma alanlarını önemli oranda azaltarak darbe direncinde iyileşme sağlamışlardır. En iyi darbe direnci artışı ağırlıkça %1 SiC-Fe3O4 nanopartikül katkılı hibrit PSF nanofiber takviyeli cam/epoksi kompozitlerde gözlenmiştir. Düşük hızlı darbe testlerinin deneysel ve simülasyon sonuçları kuvvet-zaman, kuvvet-yer değiştirme ve enerji-zaman eğrileri üzerinde karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Simülasyon sonuçları ve deneysel sonuçlar arasında iyi bir uyum elde edilmiştir.