Effect of temperature on the fatigue behavior of plain weave woven carbon fabric-reinforced composite plastic

(2000) Effect of temperature on the fatigue behavior of plain weave woven carbon fabric-reinforced composite plastic. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
10115.pdf

Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

تتعرض الأشكال الهندسية والمواد المصنوعة من الألياف الكربونية المعززة بمركبات البلاستيك إلى التحميل الدوري وكذلك إلى تغير الدرجات البيئية المحيطة . كلال هذه الأنسجة معقد ويختلف عن المواد الموحدة الخواص . في هذه الدراسة يتم فحص تأثير درجات الحرارة المحيطة على كلال الأنسجة الصافية المصنوعة من الألياف الكاربونية المعززة بمركبات البلاستيك . وتم عمل نسيج من 8 رقائق من خلال استخدام رقائق الراتج والتي توضع فوق بعضها بشكل متغاير لإنتاج نسيج لا اتجاه ذات زوايا (0 ، 0 ، 45) –45) . تم فحص الكلال عند درجات حرارة – 20 و : و 24 و 100 و 150 وبذلك تغطي هذه التجارب كل درجات الحرارة البيئية الطبيعية . وكذلك تم استعمال طريقة تغلغل الصبغات المعززة وأشعة اكس والتصوير الجزئي باستخدام المسح بالمجهر الإلكتروني لتحديد صفات الكلال في حالات بيئية مختلفة . وجد أن قوة تماسك سطح النسيج (والذي تعد العامل الحاسم في بداية التشقق وانفصال الطبقات عن بعضها) تتغير بتغير درجة حرارة الاختبار . وقد لوحظ عدم وجود اختلاف في ترتيب مراحل التلف لكن كان الاختلاف في مدة كل مرحلة وعليه فإن نسبة التلف المتزايد تختلف تبعاً لتغير الحرارة . كما أن فترة الكلال تتناقص بازدياد الحرارة لكن تخفيض الحرارة وجعلها أقل من الظروف المحيطة يزيد من فترة الكلال لكلا النوعين من نسيج الرقائق . كما جرب بنجاح نموذج تحليلي يستخدم للتنبؤ بفترات هذه الأنسجة معتمداً على الإنحلال التيبي خلال التحميل الدوري . وكذلك تم الحصول على معامل التلف الحرج والذي يعد وظيفة من وظائف اختبارات الحرارة كما يحدد القيمة الصغرى للتيبي في معامل منحنيات الإنحلال . كما تم الحصول على العلاقة بين القيم المتوقعة وقيم التجارب متناسبة .

English Abstract

During service, engineering structures and components made from Carbon Fiber-reinforced Plastics (CFRPs) are often subjected to cyclic loading as well as varying environmental temperatures. Fatigue failure of CFRPs is complicated and quite different from those of isotropic materials. In this study, the influence of environmental temperature on fatigue response of Plain Weave Wovens Carbon Fabric-reinforced Composite Plastic was examined. The 8-ply laminates were obtained from epoxy resin prepreg fabric layers, stacked in two different sequences producing unidirectional [0]₈ and angle plied [0,0,45,-45]s orientations. The fatigue tests were carried out at -20℃, 0℃, 24℃, 100℃, and 150℃. Enhanced-dye penetrant X-ray radiography and Scanning Electron Microscope Fractography was used to characterize the fatigue damage. The fiber/matrix interface strength, that is the most critical parameter in initiation of primary matrix cracks and interply delamination was found to vary with testing temperature. It was found that there was no change in sequence of damage events but duration of each event and hence cumulative damage rates were different with varying temperatures. The fatigue life at elevated temperature was found to decrease with increase temperature but decreasing temperature below ambient conditions caused an increase in fatigue life for both classes of woven laminates. An analytical model used for CFRP life predictiion based on Stiffness Degradation during cyclic loading has been successfully employed. A parameter Dcritical (critical damage) that was a function of testing temperature and indicated the least stiffness value in Modulus Degradation curves was introduced. A reasonably good correlation has been obtained between predicted and experimental lives.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Khan, M. A.
Committee Members: Sheikh, Anwar K. and Al-Sulaimani, Ghazi Jameel and Merah, NeCar
Depositing User: Mr. Admin Admin
Date Deposited: 22 Jun 2008 16:56
Last Modified: 01 Nov 2019 16:57
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/10115