Temperature Effects on Hybrid Composite Plates Under Impact Loads

Abstract

In this work, impact responses of carbon-glass fiber/epoxy (hybrid) composites were investigated under various temperatures and increasing impact energies. The increasing impact energies were applied to the specimens at various temperatures as -20, 0, 20 and 40 oC until perforation took place of specimens. Those specimens are composed by two types of fiber orientation with eight laminates hybrid composites. An Energy profiling diagram, used for showing the relationship between impact and absorbed energy, has been used to obtain penetration and perforation thresholds of hybrid composites. Beside those, temperature effects on impact characteristics such as maximum contact force (Fmax), total deflection (d) and maximum contact duration (t) were also presented in figures. Finally, glass and carbon fibers exhibited more brittle characteristics at -20 oC according to other temperatures. So, perforation threshold of each hybrid composites at -20 oC was found higher than other temperatures. Keywords : Hybrid composite

Keywords

• Hybrid composite, Impact, Temperature effect, Energy profile diagram.

Darbe Yükü Altındaki Hibrit Kompozit Plakalara Sıcaklığın Etkisi

Öz

Bu çalışmada, karbon-cam elyaf/epoksi (hibrit) kompozitlerin sıcaklık ve artan darbe enerjisi altındaki darbe davranışları incelenmiştir. Bununla ilgili olarak iki tip tabaka dizilim açısına sahip, 8 tabakalı hibrit kompozit numunelere -20, 0, 20 ve 40 oC sıcaklıklarında, numunelerde delinme meydana gelene kadar darbe enerjisi uygulanmıştır. Hibrit kompozitlerin saplanma ve delinme sınır değerlerinin belirlenmesinde, darbe enerjisi ve absorbe edilen enerji arasındaki ilişkiyi göstermede kullanılan enerji profili diyagramı kullanılmıştır. Bunun yanı sıra, maksimum temas kuvveti (Fmax), toplam çökme (d) ve maksimum temas süresi (t) gibi önemli darbe karakteristiklerinin sıcaklık geçişlerindeki değişimleri de sunulmuştur. Sonuç olarak, cam ve karbon fiberlerin -20 oC'de, diğer sıcaklıklara göre daha çok gevrekleştiği görülmüştür. Buna göre her iki tip hibrit kompozit için -20 oC'de meydana gelen delinme sınırı diğer sıcaklıklara göre en yüksek değerde bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Hibrit kompozit, Darbe, Sıcaklık etkisi, Enerji profili diyagramı.

References

1. Naik, N.K., Ramasimha, R., Arya, H., Prabhu, S.V. and ShamaRao, N. 2001. Impact response and damage tolerance characteristics of glass-carbon/epoxy hy- brid composite plates, Composites: Part B. (32), 565- 574.
2. Salehi-Khojin, A., Mahinfalah, M., Bashirzadeh, R., Freeman, B. 2007. Temperature effects on Kevlar/hy- brid and carbon fiber composite sandwiches under impact loading, Composite Structures. (78), 197–206. Sohn, M.S., Hu, X.Z., Kim, J.K., Walker, L. 2000. Impact damage characterisation of carbon fibre/epoxy com- posites with multi-layer reinforcement, Composites: Part B. (31), 681-691.
3. Strait, L.H., Karasek, M.L. ve Amateau, M.F. 1992. Ef- fects of stacking sequence on the impact resitance of carbon fiber reinforced thermoplastic toughened epoxy laminates, Journal of Composite Materials. 26 (12), 1725-1740.
4. Wang, C.J., Jang, B.Z., Panus, J. and Valaire, B.T. 1991. Impact behavior of hybrid-fiber and hybrid-matrix composites. Journal of Reinforced Plastics and Com- posites. (10), 356-378.
5. Ying, Y. 1998. Analysis of impact threshold energy for carbon fibre and fabric reinforced composites. Jour- nal of Reinforced Plastics and Composites. 17 (12), 1056-1075.