143-119 ص ص 1 شمار 31 دير 3169 خزداد مجل م ىدسی مکاویک مدرس ما ىام علمی پژي شی مهندسی مکانیک مدرس Downloaded from mme.modares.ac.ir at 5:47 IRDT on Wednesday August 22nd 2018 mme.modares.ac.ir الیاف کزبن حاوی مواد خودتزمیم - بزرسی تجزبی رفتار مکانیکی کامپوسیتهای اپوکسی انیدریدی تحت بارگذاری کششی 3 محمدرضا زمانی *2 رضا اسالمی فارسانی 1 امین ساری ت زاى دا طگا ص عتی خ اج صیزالذیي ط سی ه ذسی ه اد دا طج ی کارض اسی ارضذ - 1 ت زاى دا طگا ص عتی خ اج صیزالذیي ط سی ه ذسی ه اد دا طیار - 2 ت زاى دا طگا ص عتی خ اج صیزالذیي ط سی ه ذسی هکا یک دا طج ی دکتزا - 3 eslami@kntu.ac.ir 119991-43344 ص ذ ق پستی * ت زاى چکیده ت ه ظ ر رفع ایي عی ب. هیکز تزک ای عوقی اس آسیة ای عوذ در کاهپ سیت ا ست ذ ک در ص رت هطا ذ آ ا تایذ ساس جایگشیي ض د آسیة ا اس پذیذ خ دتزهیوی ک اس سیستن ای تی ل صیکی وا ذ ضثک آ ذی در گیا اى یا ضثک ه یزگی در جا راى ال ام گزفت ضذ است ت تزهین هیکز تزک ا آسیة ای ایجاد ضذ در یک ساس در ایي پض ص تا ت ز گیزی اس سیستن خ دتزهیوی یک تعذی. هیت اى استفاد کزد تذیي ه ظ ر اس چ ذ سزی هیکز ل ل ای ضیط ای تزای ایجاد هکا یشم تزهینض ذگی استفاد ایي هیکز ل ل ا تا. کاهپ سیتی پزداخت هیض د آسیة ا یا گاهی ک ساس در هعزض تارگذاری قزار گیزد. پز ضذ ذ عی هاد تزهینک ذ ک ضاهل رسیي ت وزا ارد ز ا یذریذی است ل ل ا ضکست هیض ذ هاد خ دتزهین در ى آى ا در تا تزخ رد ایي هیکز تزک ا ت هیکز ل ل ا. هیکز تزک ایی در ساس ایجاد هیض ذ ذف اس پض ص حاضز تزرسی کسز حجوی ه اسة تزای هاد. هحل آسیة جزیاى پیذا هیک ذ تا گذضت سهاى تاعث حذف آسیة هیض د تذیي ه ظ ر هیکز ل ل ای ضیط ای حا ی ه اد تزهیوی ا یذریذی تا. خ دتزهین سهاى هطل ب تزای هطا ذ پذیذ تزهینض ذگی است خ اظ کططی و ا تا گذضت سهاى ای. درصذ در کاهپ سیت ای اپ کسی الیاف کزتي تعثی ضذ ذ 2.5 1.65 0.75 کسز ای حجوی درصذ 1.65 درصذ تزای و حا ی 89 تیطتزیي هقذار تاسیاتی استحکام کططی ت هیشاى. هختلف پس اس ایجاد آسیة ه رد تزرسی قزار گزفت وچ یي تزرسی ای هزت ط ت کز ص طاى هید ذ ک حض ر هیکز ل ل ا تاعث کا ص کز ص ضکست. حجوی هاد تزهیوی هطا ذ هیض د. کز ص ضکست یش ت ث د هییاتذ در و ا هیض د ک تا افشایص سهاى تزهین اطالعات مقاله هقال پض طی کاهل 1395 آتاى 30 : دریافت 1395 ت وي 24 : پذیزش 4931 فز ردیي 41 : ارائ در سایت : کلیذ اصگاى الیاف کزتي - کاهپ سیت ای اپ کسی پذیذ خ دتزهیوی ارد ز ا یذریذی استحکام کططی An experimental investigation on the tensile behavior of epoxy/carbon fibers composites containing anhydride self-healing material Amin Sari1, Reza Eslami Farsani1*, Mohammad Reza Zamani2 1- Faculty of Materials Science and Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran 2- Faculty of Mechanical Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran * P.O.B. 19991-43344, Tehran, Iran, eslami@kntu.ac.ir ARTICLE INFORMATION ABSTRACT Original Research Paper Received 20 November 2016 Accepted 12 February 2017 Available Online 03 April 2017 Deep micro cracks impart severe damages in composites so that the entire composite structure would have to be replaced. The self-healing phenomenon which is inspired from the biological systems such as vascular networks in plants or capillary networks in animals is an appropriate strategy to control the defects and micro-cracks. In the present research, by taking into account the advantages of onedimensional self-healing system, an attempt has been made to repair the micro-cracks and damages which were created in composite structures. To do so, a series of micro glass tubes were employed to provide a self-healing system. These micro-tubes were filled with epoxy resin/anhydride hardener as a healing agent. When the structure is subjected to loading conditions, some damages or micro-cracks are created. In this situation, by propagation this micro cracks, the micro glass tubes will rupture and the healing agent will flow into the damaged area, leading to the elimination of the defects over a period of time. The aim of this study is to find out the appropriate self-healing material volume fraction and healing time to obtain an efficient healing. For this purpose, glass micro-tubes containing various healing agent loadings of 0.75, 1.65 and 2.5 vol.% were incorporated in epoxy-carbon fibers composites and the tensile behavior of the specimens were assessed during different time spans from defect creation. The highest tensile strength recovery of 89% was observed for the specimen with 1.65 vol.% healing agent. Also, the results show presence of micro tube decreased the fracture strain and over the time span fracture strain recovered. Keywords: Epoxy-carbon fibers composites Self-Healing phenomenon Anhydride hardener Tensile strength Please cite this article using: : برای ارجاع به این مقاله از عبارت ذیل استفاده نمایید A. Sari, R. Eslami Farsani, M. R. Zamani, An experimental investigation on the tensile behavior of epoxy/carbon fibers composites containing anhydride self-healing material, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 3, pp. 336-342, 2017 (in Persian)
تشنداس خت ایدبد ت سق دس تید ؿىؼت ا یبف یؿ د. دس استجبط ثب ػبص بی وب پ صیتی ا تـبس یىش تشن ب ى اػت یىپبسچ ی ػبختبسی اخضای وب پ صیتی ػ ش ػبص دس بیت ای ی آ سا تحت تأثیش لشاس د ذ. دس ػبص بی وب پ صیتی ثش خالف ف ضات ػی ة ػ می تـىی ؿذ سا یت ا ثب ثشسػی اص س ی ػغح تـخیق داد. ث بثشای ا یت اػتفبد اص وب پ صیت بیی و ت ا بیی خ دتش ی ی سا داؿت ثبؿ ذ ـخق یؿ د. اد خ دتش ی ادی ؼت ذ و ت ا بیی تش ی ػی ة آػیت بی ایدبد ؿذ سا ث ك ست خ دثخ دی داسا ؼت ذ. پذیذ خ دتش ی ی ثب ا ثشداسی اص ىب یض بی صیؼتی ؿجی ػبصی تش ی دس ثذ خ دات ص ذ ث س ؽ بی خت فی لبث دػتیبثی اػت [.]2,1 ث ع س و ی د س ؽ تش ی راتی غیشراتی خ د داسد. دس تش ی راتی تش ی دس اثش ػ ا ی چ او ؾ بی ثش ـتپزیش ف ر ى ی یب ص ج ؿذ ی ش ب ث خ د یآیذ [.]3 دس تش ی غیشراتی اص ػ ا فؼب یب ػ ا تش ی اػتفبد یؿ د. ػ ا فؼب سا یت ا ث ػ س ؽ وپؼ ا یبف ت خب ی یىش آ ذ دس وب پ صیت لشاس داد. ای ػ ا پغ اص آػیت دس ح ػیت ایدبد ؿذ خشیب یبفت ثبػث تش ی ػی ة ایدبد ؿذ یؿ ذ. ثشای خؼتی ثبس دس ػب 2001 یالدی ایت ىبسا [ ]4 اػتفبد اص یىش / ب وپؼ بی پ ی شی سا ث ظ س رخیش ػ ا تش ی دس س ؽ خ دتش ی ی غیش راتی غشح وشد ذ. یىش / ب وپؼ بی حب ی ػ ا فؼب تش ی و ذ ث شا ػب فؼب ػبص بػت دس ص ی پ ی شی ت صیغ ؿذ ثب پیـش ی تشن ب دس بد ص ی ثشخ سد ثب دی اس وپؼ ب دی اس وپؼ ب ؿىؼت یؿ ذ دس ادا س بػبصی خشیب یبفت ػب تش ی و ذ دس ح آػیت س ی ید ذ. او ؾ پ ی شیضاػی ثی بد آصاد ؿذ رسات وبتب یض س ثب ت خ ث ع بد تش ی ثب ػشػت بی تفب تی اتفبق افتبد ثبػث تش ی آػیت بیتب ثبصیبثی خ اف ىب یىی بد ص ی یؿ د. وپؼ بی حب ی ػ ا تش ی و یت ا ذ دس میبع بی یىش یب ب ]5[ ثبؿ ذ پغ اص ػ تض داخ پ ی ش لشاس داد یؿ ذ. دس ای س ؽ حض س وبتب یض س ث ػ ا فبص خذایؾ ثب ی ضش سی اػت [.]4,1 وبتب یض س ب یت ا ذ ث ك ست وپؼ یب ث ك ست فبص پخؾ ؿذ دس ص ی خ د داؿت ثبؿ ذ [.]6 دس ادا تحمیمبت ا دب ؿذ س ىبسا [ ]7 ث ثشسػی تدشثی تأثیش لغش یىش وپؼ ب دس بتشیغ اپ وؼی ایپ 828 1 پشداخت ذ. آ ب ـب داد ذ و دس یه وؼش حد ی ثبثت ش چ ا ذاص وپؼ ب ثضس تش ثبؿذ ا شطی خزة ؿذ ثشای ؿىؼت ثیـتش یؿ د و د ی آ خ د ػ ا تش ی ثیـتش دس وپؼ اػت. ػبثذی ی ىبسا [ ]8 ثب اػتفبد اص وپؼ بی حب ی یذس وؼیذ و ؼی اػتئبسات پتبػی ا ىب تش ی ب ػبختبس ػغحی احیبی آث شیضی ػغحی سا فشا وشد ذ. ی ىبسا EPON [ ] 9 تأثیش ػ ا ؤثش ثش سف طی ضخب ت دی اس وپؼ مذاس ػب پخت بػت ػ ش وپؼ ت صیغ ا ذاص یىش وپؼ بی حب ی دیؼیى پ تبدی دی اس ا س - فش ب یذ یذ سا سد غب ؼ لشاس داد ذ ـب داد ذ و ثب و تش ػ ا فشای ذ چ د بی ا دب او ؾ ؼجت ص ی ؼت - دی اس ػشػت اختالط غ ظت ػب ا ؼی و ذ یت ا ؿشایظ ث ی سا ث خ د آ سد. اػتفبد اص یىش وپؼ بی چ ذالی ا ىب ث ش یشی اص اد تش ی و ذ ت ع سا فشا یػبصد ثبصد ی پبیذاسی حشاستی ثبال سا ث شا داسد [.]11,10 اص یىش / ب وپؼ ب دس پ ؿؾ ب ثشای تش ی آػیت بی خ سد ی ث ك ست خ دثخ دی یض اػتفبد یؿ د. و ی ىبسا [ ]12 اص وپؼ بیی ثب پ ػت ا س - فش ب یذ یذ و حب ی س غ تب ث ػ ا ػب تش ی ث د اػتفبد وشد ذ. ـب ذ ؿذ و ثب و چىتش ؿذ ا ذاص یىش وپؼ ب مب ت ث خ سد ی ث ج د ییبثذ. دسكذ ث ی ای وپؼ ب 20% ص ی ضاسؽ ؿذ. ؿى فش ػشة [ ]13 ذ ی سا ث ظ س ؿجی ػبصی فشای ذ پ ی شیضاػی دس اد خ د تش ی ث و ه ب وپؼ بی پ ی شی اسائ داد ذ. اػتفبد اص ا یبف ت خب ی حب ی ػ ا تش ی س ؽ دی ش خ دتش ی ی غیشراتی اػت و ىب یض ای س ؽ ؿجی ث س ؽ وپؼ ی ث د ثب ای تفب ت و دس س ؽ وپؼ ی حذ دیت ػ ا تش ی ث ج د یبفت چ ی تىشاسپزیشی دس ای س ؽ ا ىب پزیش اػت [.]4 ثشای ا ی ثبس دسای ػ ت ص [ ] 15,14 ثب پش وشد ا یبف ت خب ی ؿیـ دس ص ی اپ وؼی وب پ صیت بی خ دتش ی سا ث خ د آ سد ذ. ت و ىبسا [ ]16 ػیؼت بی وب پ صیت خ دتش ی سا ثب اػتفبد اص بی یىش ی ثب خ غ بی تفب ت ث ػ ا ح رخیش ػ ا تش ی تـىی داد ذ. ثذی ظ س ثب اػتفبد اص بیی اص خ غ ؿیـ بی ث س ػی یىبت بی ؼی آ ی ی ی ػیؼت بی خ دتش ی سا دس وب پ صیت تم یت ؿذ ثب ا یبف ؿیـ ثب د ع بتشیغ پ ی اػتش اپ وؼی ایدبد وشد ذ. ث تشی ػ ىشد خ دتش ی ی دس ش د بتشیغ سا ؿیـ بی ث س ػی یىبت اص خ د ـب داد ذ. دس ادا ث ظ س ث ج دی خ اف ىب یىی ث ی ىبسا [ ]17 اص ا یبف ؿیـ ثب لغش خبسخی 15 یىش لغش داخ ی 5 یىش اػتفبد وشد ذ. تشاػه ىبسا [ ]19,18 اص ا یبف ت خب ی ؿیـ دس وب پ صیت بی تم یت ؿذ ثب ا یبف وشث اػتفبد وشد ذ ثبصد ی ثبالی 90 دسكذ سا ضاسؽ داد ذ. بد ی ىبسا [ ]20 ث و ه بی یی ؿیـ ای ثب لغش خبسخی 1.2 ی ی تش ػیؼت خ دتش ی ی سا تـىی داد ذ. دس ای پظ ؾ اص یه سصی د خضیی ثب ب تدبسی AXON EPOLAM5015/5016 ث ػ ا ػب تش ی اػتفبد ؿذ و ثب لشاسداد یىش ب دس ػ الی ث ج دی خ اف خ ـی حبك ؿذ. س ؽ دی ش خ دتش ی ی اػتفبد اص ؿجى بی آ ذی اػت. ثذی ظ س ثب ؿجی ػبصی پ ػت ا ؼب دس ػبص ب ؿجى یىش آ ذی سا ایدبد یو ذ [.]21 پیـشفت بی اخیش دس یت شافی ا ىب عشاحی ؼتمی دس پشی تش بی ػ ثؼذی ا ىب عشاحی بی پیچیذ ؿجى بی آ ذی یىش ی چ ی ؿجی ػبصی ػیؼت ػش لی خ دات سا دس ػبص ب فشا آ سد اػت [.]22,21 وشیؼت فش ىبسا ثب اػتفبد اص ای س ؽ ثبصیبثی ثیؾ اص 96 دسكذ اص اػتحىب فـبسی ثؼذ اص آص ضشث سا ثذػت آ سد ذ [.]23 ىت لبث ت خ دس اد خ دتش ی ػ ا فؼب یب ػ ا تش ی ؼت ذ. ای ػ ا یت ا ذ تهخضئی یب د خضئی ثبؿ ذ. دیؼیى پ تبدای 1 991-1 مقدمه اص ثی وب پ صیت ب وبسثشد وب پ صیت بی ص ی پ ی شی ثیؾ اص ػبیش وب پ صیت بػت. اػتحىب ذ یظ ثبالی ای وب پ صیت ب وبسثشد بی آ ب سا دس ك بیؼی چ افضب ك بیغ ایی ات جی ػبصی ثخؾ ا شطی بی تدذیذپزیش س ص ث س ص افضایؾ داد اػت. دس ع ػ ش اػتفبد اص وب پ صیت ى اػت ػی ة آػیت بیی غیشلبث تـخیق دس سیضػبختبس یب دس ػ ك ػبص ایدبد ؿ ذ. حض س ػی ة یىش ػى پی دس وب پ صیت بی ص ی پ ی شی یت ا ذ ثش س ی خ اف ص ی چ ی ا یبف تم یتو ذ تأثیش خشة صیبدی زاؿت ثبػث تخشیت اص وبس افتبد ی ػبص ؿ د. چ ی ص ی
ب دس ؿجى آ ذی وب پ صیت بی تم یت ؿذ ثب ا یبف ؿیـ ث ج د چـ یشی دس چمش ی ؿىؼت ـب ذ ؿذ. ثب اضبف وشد ب بی وشث ی ث ػ ا تش ی ثبصد تش ی 190% ثذػت آ ذ. و پبساو ىبسا [ ]31 ب وب پ صیت خ دتش ی یجشیذی ثب سصی اپ وؼی حب ی یىش وپؼ بی خ دتش ی ب ػیال اكالح ؿذ ثب تشویجبت آ ی ػی یى ثشای ثبال ثشد خبكیت مب ت ث خ سد ی دس پ ؿؾ بی اپ وؼی سد غب ؼ لشاس داد ذ. ػ ػب POT10 ETA9 DET8 ث ػ ا ػ ا ػ ا تش ی وپؼ ؿذ ذ. غب ؼبت ـب داد پ ؿـؾ حب ی 10% ص ی POT ث تشی ػ ىشد دس ثشاثش خ سد ی داسد. ثب ت خ ث تحمیمبت ا دب ؿذ تبو ذف اص پظ ؾ حبضش ثشسػی تبثیش ػ ا تش ی ا یذسیذی دس ػبص بی وب پ صیتی اپ وؼی - ا یبف وشث حبػج ثبصد تش ی دس ای اد تحت ؿشایظ ثبس زاسی وــی اػت. ثذی ظ س بسد ش بی ا یذسیذی دس بی یی ث ػ ا ػ ا تش ی تؼجی وؼش حد ی غ ة ػ ا تش ی چ ی ص ب بػت ثشای تش ی سد ثشسػی لشاس ی یشد. -2 مواد و روش تحقیق -1-2 مواد مورد استفاده دس ای پظ ؾ اص سصی اپ وؼی ML506 بسد ش آ ی ی ( HA11 ػبخت ؿشوت اد ذػی ىشس) ث ػ ا فبص ص ی اص پبسچ ا یبف وشث د خ ت ( T700S ؿشوت ا یبف وشث ت سی 11 آ شیىب) ثب اػتحىب وــی حذ د 5GPa ث ػ ا فبص تم یتو ذ ا یبفی اػتفبد ؿذ. چ ی اص یىش بی ؿیـ ای ثب لغش خبسخی ت ػظ 250 یىش وؼش ت ی ی حذ د 55 دسكذ ثشای رخیش ػبصی ػ ا تش ی اػتفبد ؿذ. ػ ا تش ی سصی اپ وؼی ML526 بسد ش ا یذسیذی (دس دس بی یىش ی) وبتب یض س Ax11 دس ص ی سد اػتفبد لشاس شفت ذ. ػیب یت ثبال ا ىب اػتفبد ث ك ست تهخضئی اص دالی ا تخبة ای ع بسد ش ث د ذ. ػب تی تش اػتفبد ؿذ و پغ اص چ ذی شتج حشاست داد تحت وـؾ لشاس شفت لغش آ ب وب ؾ داد ؿذ تب دس بیت یىش بیی ثب لغش یب ی حذ د 250 یىش حبك ؿذ ذ. ث ظ س پشوشد ب اص س ؽ خالء اػتفبد ؿذ. سصی بسد ش ا یذسیذی ثب ؼجت 100 ث 90 تشویت ؿذ دس دس بی یی لشاس شفت. وبتب یض س دس اعشاف بی یی پخؾ ؿذ تب پغ اص ایدبد ػیت ؿىؼت ؿذ بی ؿیـ ای خشیب یبفت ػ ا تش ی ػ یبت پ ی شیضاػی ؿش ع ؿذ ػ یبت تش ی ك ست یشد. ػبخت بی وب پ صیتی ثب اػتفبد اص س ؽ الی زاسی دػتی اص عشیك لشاسداد 6 الی پبسچ ا یبف وشث ك ست شفت. ثذی ظ س پغ اص تؼیی ص سد یبص اص اپ وؼی بسد ش ثشای تـىی وب پ صیت حب ی 30 دسكذ تم یت و ذ 6 الی پبسچ وشث دس اثؼبد بػت ثشؽ داد ؿذ ذ. ث ظ س ث دػت آ سد خ اف بػت ػغح كبف بی وب پ صیتی ب ثش س ی لب ت ػی یى ی ػبخت ػپغ دس اثؼبد بػت غبثك ثب اػتب ذاسد ثشیذ ؿذ ذ. دس ؿى 1 ؿ بتیىی اص ح لشاس شفت یىش ب دس ثی الی بی وشث ی دس بی ػبخت ؿذ ـب داد ؿذ اػت. ثشای مبیؼ ثشسػی اثش خ دتش ی ی ثش خ اف ىب یىی بی ؿب ذ یض ػبخت ؿذ ذ. تفب ت ػبخت بی خ دتش ی ؿب ذ دس لشاس داد یىش ب دس دس ػبختبس وب پ صیت دس بی خ دتش ی ػذ اػتفبد اص آ ب دس ؿب ذ اػت. ثذی ظ س ثشای بی وـؾ ث تشتیت تؼذاد 6 4 2 یىش ثی الی ػ چ بس لشاس داد ؿذ ذ. یىش ب دس خ ت كفش دسخ ؼجت ث پبسچ ا یبف وشث دس و بس یىذی ش لشاس شفت ذ. -3-2 آزمون کطص آص وـؾ بی وب پ صیتی ثشاػبع اػتب ذاسد ASTM D3039 ا دب ؿذ. ثذی ظ س اثتذا ب دس اثؼبد 25 2.5 ػب تی تش ثشیذ ػپغ تت ب ت ػظ چؼت ث ب چؼجب ذ ؿذ ذ. بی ؿب ذ دس د حب ت ثب آػیت ثذ آػیت بی حب ی ػ ا تش ی پغ اص ایدبد آػیت دس ػ ص ب كفش 8 5 س ص آص بیؾ ؿذ ذ. ث ظ س ایدبد آػیت اص دػت ب آص ضشث چبسپی ذ ا سی د ـ LS10 2DE 12 اػتفبد ؿذ. بی وـؾ ثب ت خ ث پیـی تحمیمبت دس ای ص ی ]19[ تحت ضشث ثب ا شطی 20 ط لشاس شفت ذ پغ اص ایدبد آػیت آص بیؾ ؿذ ذ. دس ای پظ ؾ دس د ع 4 ع ( ػ ثب وؼش حد ی بی 2.5 1.65 0.75 دسكذ یه ؿب ذ فبلذ یىش ؿیـ ای اد -2-2 روش ساخت ومووهها ثشای ػبخت یىش ب اص یه ػشی بی یی ثب لغش خبسخی 1 1 Dicyclopentadiene Grubbs catalyst ) Poly(dimethylsiloxane 4 Diglycidyl ether of bisphenol A epoxy Ethylphenylacetate 6 Scandium(III)triflate 7 ] Poly[ethylene-co-methacrylic acid Diethanolamine 9 Ethanolamine 10 Perfluorooctyl triethoxysilane 11 Toray 2 3 993 Fig. 1 Three dimensionalview of specimens ضکل 1 بی ػ ثؼذی اص ب Avery Denison 12 ( )DCPT 1 ؼ تشی بد سد اػتفبد اػت و ث شا وبتب یؼت شاة 2 ث ػ ا ػ ا فؼب ػبصی سد اػتفبد لشاس ی یشد [.]24 ىبسا [ ]25 اص PMDS3 ی ىبسا [ ]26 اص سصی DGEBA4 بسد ش پ ی اتش آ ی ث ػ ا ػ ا تش ی اػتفبد وشد ذ. و ح ىبسا [ ]27 اص EPA5 ث شا وبتب یؼت Sc(OTf)3 6 ث ػ ا خبی ضی ی ثشای DCPT اػتفبد وشد ذ. اص ػ ا تش ی دی ش یت ا EMAA7 سا ب ثشد و دس ػبص بی وب پ صیتی اػتفبد یؿ د [.]28 چ ی اػتفبد اص سصی بی اپ وؼی ث شا وبتب یض س بی ا یذسیذی ث ػ ا ػ ا تش ی سد غب ؼ لشاس شفت ثبصد بی ثبالی 80% ـب ذ ؿذ [.]29 ثىبع ىبسا [ ]30 ث ظ س ث ج د ػ ا تش ی ثشای ا ی ثبس اص سصی ثب یؼى صیت و ث شا ب بی وشث ی ث ػ ا ػب تش ی اػتفبد وشد ذ. ثب تضسیك اد
(ا ف )a - ( )1 ( )2 دس س اثظ ) F (2,1 یش A ؼبحت ت ػظ ب ت ؾ ث تشتیت خبثدبیی ع ػ د وش ؾ سا ـب ید ذ. -3 نتایج و بحث -1-3 بررسی کسر حجمی مواد ترمیم و قطر لولههای موییه ث ظ س حبػج وؼش حد ی ػ ا تش ی اص ػغح مغغ ب پغ اص ا دب آص وـؾ ػىغ بیی ثب ثضس بیی بی تفب ت ت ی ؿذ. ػپغ ثب ث ش یشی اص ش افضاس ای یح ت ض 2 دسكذ حد ی ػ ا تش ی حبػج ؿذ. ذف اص ت ی ػىغ ب پغ اص آص ا ىب پزیش ج د تؼیی لغش داخ ی دلیك یىش ب چ ی تؼیی دلیكتش وؼش حد ی ب یثبؿذ. دس ؿى 3 ػىغ بی ت ی ؿذ ث ظ س حبػج وؼش حد ی دس خذ 1 وؼش حد ی ب ـب ذ یؿ ذ. ث ظ س حبػج لغش یىش ب اص ػىغ بی یىش ػى ح سی ذ IMM-420 ػبخت ك بیغ اپتیه اكف ب اػتفبد ؿذ. ای ػىغ ب دس ثضسي بیی خت ف ت ی ث و ه آ ب لغش یب ی یىش ب حبػج ؿذ. تل یش ػغح مغغ ب دس ثضس بیی 20 ثشاثش دس ؿى 4 ـب ذ (ة )b - (ج )c - Fig. 3 Cross section picture of the specimen having a) 2, b) 4 and c) 6 glass tubes ضکل 3 ػغح مغغ بی آص وـؾ حب ی ا ف) 2 ػذد ة) 4 ػذد ج) 6 ػذد یىش جدول 1 وؼش حد ی ػ ا تش ی Table 1 The volume fraction of healing agent تؼذاد یىش ب بی آص وـؾ 2 4 6 وؼش حد ی ػ ا تش ی 0.75±0.1 1.65±0.2 2.5±0.2 یؿ د. ثب ثشسػی بی خت ف لغش داخ ی ب ث و ه تلب یش حبػج یب ی آ ب ث ػ ا لغش داخ ی دس ظش شفت ؿذ. Fig. 2 Tensile test machine ضکل 2 دػت ب آص وـؾ Hounsfield Image Tools 1 2-2-3 خواظ مکاویکی دس ادا ث ثشسػی داس بی ت ؾ - وش ؾ دس 4 حب ت زو س دس ا ت ب ث مبیؼ داد بی ثذػت آ ذ ثشسػی تبثیش ػ ا تش ی دس ب پشداخت ؿذ اػت. ػ ع حب ی ػ ا تش ی دس ػ ص ب تش ی پغ اص ایدبد آػیت تحت آص وـؾ لشاس شفت ذ ػپغ ثب ؿب ذ مبیؼ ؿذ ذ. داس ت ؾ - وش ؾ ثشای ؿب ذ دس د حب ت ثذ آػیت شا ثب آػیت دس ؿى 5 ـب ذ یؿ د. 993 خ دتش ی ) ثب شخ ثبس زاسی 5mm/min تحت آص ( ش یه ػ شتج خ ت كح زاسی تبیح) ت ػظ دػت ب ی ی سػب ذ ب ؼفی ذ 1 ثب ب تدبسی H25KS لبث یت اػ ب 25KN ثبس لشاس شفت ذ. دس ؿى 2 ب دس حی آص ـب داد ؿذ ا ذ. پغ اص ا دب آص وـؾ داس یش ثشحؼت خبثدبیی ثشای ش یه اص ب ثذػت آ ذ. ث ظ س مبیؼ كحیح حزف پبسا تش ا ذاص ب داس یش - خبثدبیی ث داس ت ؾ - وش ؾ ذػی تجذی ؿذ. ثذی ظ س ػشم ضخب ت ب لج اص ا دب آص دس 5 مغ تفب ت حبػج ػپغ ؼبحت ت ػظ ثذػت آ سد ؿذ چ ی ثب اػتفبد اص ع ػ د وش ؾ ب حبػج ؿذ. ثب اػتفبد اص ساثغ بی ) (2,1 داس یش - خبثدبیی ث داس ت ؾ - وش ؾ تجذی ؿذ.
ب ع س و دس ؿى 5 ـب ذ یؿ د تخشیت ایدبد ؿذ ثبػث وب ؾ اػتحىب ؿىؼت وش ؾ ؿىؼت ؿذ اػت. دس الغ ضشث ایدبد ؿذ ثبػث تـىی یىش تشن ب ایدبد ؼؼت ی دس وب پ صیت ؿذ ای ػ ا ثبػث وب ؾ خ اف ىب یىی دس ؿذ ا ذ. اػتحىب وــی دس ثذ (ة )b - (ج )c - ) Fig. 4 Cross section picture of the specimen in 20X resolution having a 2, b) 4 and c) 6 glass tubes ضکل 4 تل یش یىش ب دس بی وب پ صیتی تحت ثبس زاسی وــی ثب ثضس بیی 20 ثشاثش حب ی ا ف) 2 ة) 4 ج) 6 یىش جدول 2 داد بی ثذػت آ ذ اص آص وـؾ ثشای بی ؿب ذ Table 2 Result of tensile test in healing specimens پبسا تش وش ؾ ؿىؼت اػتحىب وــی ) )MPa ذ وــی ( )GPa ثذ آػیت ثؼذ اص ایدبد آػیت 0.048 0.043 340 284 7.09 6.58 جدول 3 داد بی آص وـؾ بی حب ی ػ ا تش ی Table 3 Result of tensile test in healing specimens وؼش حد ی ػ ا تش ی 0.75 1.65 Fig. 5 Stress strain curve of control specimen ضکل 5 داس ت ؾ - وش ؾ ؿب ذ 943 2.50 ص ب تش ی (س ص) وش ؾ 0 0 0 0.026 0.032 0.033 0.025 0.034 0.037 0.023 0.025 0.024 ( )MPa ذ وــی ( )GPa ت ؾ 204 264 269 194 290 325 122 164 195 7.84 8.24 8.21 7.78 8.54 8.75 5.41 6.61 7.9 (ا ف )a - تخشیت 340MPa ی ثبؿذ و پغ اص تخشیت ث 284MPa وب ؾ یبفت. ای یضا وب ؾ اػتحىب حذ د 16 دسكذ حبػج ؿذ. دس خذ 2 داد بی ثذػت آ ذ ث ك ست خالك آ سد ؿذ ا ذ. ثشای بی حب ی ػ ا تش ی ػ حب ی وؼش حد ی بی ؼب ی دس ص ب بی خت ف پغ اص تخشیت تحت آص لشاس شفت ذ. داس ت ؾ - وش ؾ ثشای ب دس ػ ص ب تفب ت كفش 8 5 س ص پغ اص تخشیت دس ؿى 6 ث تشتیت ثشای ش ػ ـب ذ یؿ د. ب و دس ؿى ـخق اػت ثب زؿت ص ب تش ی ت ؾ الص ثشای ؿىؼت دس ب افضایؾ ییبثذ. ای افضایؾ ت ؾ بؿی اص تبثیش ػ ا تش ی پخت آ ب ی ثبؿذ. دس الغ ثب خشیب یبفت ػ ا تش ی دس تشن پخت آ ب اػتحىب ب افضایؾ یبفت اػت. ای افضایؾ دس اػتحىب وــی پغ اص زؿت 8 س ص ث حذاوثش مذاس خ د سػیذ اػت. دس خذ 3 خالك ای اص داد بی حبك آ ذ اػت. ثب ثشسػی تبیح ؿى 6 خذ 3 ـخق اػت و وش ؾ ؿىؼت ثذػت آ ذ ثشای ب اثؼت ث وؼش حد ی بی یی تفب ت اػت. ثشای حب ی 0.75 دسكذ حد ی ػ ا تش ی افضایؾ وش ؾ ؿىؼت پغ اص زؿت 8 س ص اص آػیت ث یضا 21% ـب ذ ؿذ. ثشای بی حب ی 2.5 1.65 دسكذ ػ ا تش ی ث ج دی وش ؾ ؿىؼت ث تشتیت 5% 32% ثذػت آ ذ. ثب افضایؾ ص ب تش ی وش ؾ ؿىؼت ث ج د ییبثذ. ای ض ع بؿی اص اثش ػ ا تش ی ثش یىش تشن ب اػت. دس داس ؿى 7 داد بی ثذػت آ ذ ثشای وش ؾ ؿىؼت ث ظ س مبیؼ ـب داد ؿذ ا ذ. ـب ذ یؿ د و حض س یىش ب دس وب پ صیتی ثبػث وب ؾ وش ؾ ؿىؼت یؿ د و ثب افضایؾ وؼش حد ی بی یی ؿیـ ای وش ؾ ؿىؼت وب ؾ ثیـتشی ییبثذ. وب ؾ دس وش ؾ ؿىؼت یت ا ذ بؿی اص بپی ػت ی بی ایدبد ؿذ دس ثی الی بی وب پ صیت ثبؿذ. ب و دس ؿى 6 ـب ذ ؿذ افضایؾ ص ب تش ی
Fig. 7 Fracture strain of specimens in different heal time ضکل 7 وش ؾ ؿىؼت ب دس ص ب بی خت ف تش ی (ة )b - ـب ذ یؿ د اػتحىب وــی دس ؿب ذ پغ اص ایدبد تخشیت دس اثش ؿىؼت ؿذ ا یبف وب ؾ حذ د 16 دسكذی داؿت اػت. اػتحىب وــی وب پ صیت بی حب ی اد تش ی ی دس مبیؼ ثب وب پ صیت ثذ اد تش ی ی و تش اػت. ای ا ش یت ا ذ ث ػ ت ؼؼت ی دس آسایؾ چیذ ب ی یت پبی ث ػ ت خ د یىش بی ؿیـ وب ؾ وؼش حد ی فبص ا یبفی وشث ثبؿذ. چ ی حض س ا یبف ت خب ی ث د ی ایدبد مبط ت شوض ت ؾ افضایؾ ضخب ت وب پ صیت ثبػث وب ؾ اػتحىب وــی یؿ د. ب و دس ؿى 8 ـب ذ یؿ د ثب افضایؾ وؼش حد ی بی حب ی اد تش ی ی وب ؾ اػتحىب ؼجت ث ؿب ذ دیذ یؿ د. ش چ وؼش حد ی بی یی ثیـتش ثبؿذ ای وب ؾ ثیـتش اػت. وب ؾ ؿذیذ اػتحىب دس حد بی ثبالی بی حب ی ػ ا تش ی بؿی اص ػی ة بپی ػت ی بی ػبختبسی ث ػ ت حض س ب اػت. ث ظ س حبػج یضا ثبصد ی فشای ذ تش ی ) (η اص ساثغ (3) اػتفبد ؿذ [.]4 ( )3 Fig. 6 Stress strain curve of specimen include a) 0.75%, b) 1.65% and c) 2.5% healing agent in 3 different time after impact ضکل 6 بی ت ؾ - وش ؾ ثشای بی حب ی ا ف) 0.75 ة) 1.65 ج) دس ساثغ (3) ت ؾ V D H ث تشتیت تش ی ؿذ آػیت دیذ ؿب ذ سا ـب ید ذ. ثب ت خ ث ساثغ (3) ثبصد تش ی ثشای بی خت ف حبػج ؿذ و دس داس ؿى 9 ـب داد ؿذ اػت. غبثك ای داس ثیـتشی ثبصد تش ی ثیؾ اص 89 دسكذ ثشای حب ی 1.65 دسكذ حد ی اد تش ی ی پغ اص زؿت 8 س ص پغ اص تخشیت حبك ثبػث افضایؾ وش ؾ ؿىؼت ب ؿذ اػت و د ی آ یت ا ذ حض س ػ ا تش ی خ اف ىب یىی فبص تش ی و ذ ثبؿذ. دس الغ ػب تش ی (اپ وؼی ثب بسد ش ا یذسیذی) ثب خشیب یبفت دس بحی ؼی ة پشوشد ػی ة ثبػث ث ج دی خ اف وــی یؿ د. اػتحىب وــی ثب افضایؾ ص ب تش ی افضایؾ یبفت و ای ا ش ث د ی حض س ػ ا تش ی دس ب اػت. دس الغ پغ اص تخشیت ػ ا تش ی دس ح آػیت خشیب یبفت ثب زؿت ص ب ث ػ ت پخت ای ػ ا اػتحىب وــی افضایؾ ییبثذ. ای افضایؾ اػتحىب دس حب ی 0.75 دسكذ ػ ا تش ی 24% ـب ذ ؿذ. ثب افضایؾ وؼش حد ی ػ ا تش ی ث ج دی اػتحىب وــی یض ث تش یؿ د ثغ سی و دس حب ی 1.65 دسكذ ػ ا تش ی اػتحىب وــی ث یضا 40% ث ج د ییبثذ. دس ؿى 8 اػتحىب وــی یب ی ثشای بی ؿب ذ خ دتش ی ث ظ س مبیؼ آ ب ـب داد ؿذ اػت. ب ع س و دس ای داس Fig. 8 tensile strength of self-healing specimens in different heal time ضکل 8 اػتحىب وــی ثشای بی خ دتش ی دس ص ب بی تش ی خت ف (ج )c - 2.5 دسكذ حد ی ػ ا تش ی ا یذسیذی 946 (ا ف )a -
الیاف کزبه حايی م اد خ دتزمیم اویدریدی تحت بارگذاری کششی - بزرسی تجزبی رفتار مکاویکی کامپ سیت ای اپ کسی Downloaded from mme.modares.ac.ir at 5:47 IRDT on Wednesday August 22nd 2018 Yat-sen (Zhongshan) University, 2010. [7] J. D. Rule, N. R. Sottos, S. R. White, Effect of microcapsule size on the performance of self-healing polymers, Polymer, Vol. 48, No. 3, pp. 35203529, 2007. [8] M. Abedini, M. A. golozar, R. bagheri, k. reesi, Hydrophobic nano structure of self-healing material based on micro capsule, The Second Congress of Defense Applications of Nanoscience, Vol. 3, No. 7, pp. 34-40, 2011. (in Persian )فبسػی [9] Q. Li, A. K. Mishra, N. H. Kim, T. Kuila, K. Lau, J. H. Lee, Effects of processing conditions of poly(methylmethacrylate) encapsulated liquid curing agent on the properties of self-healing composites, Composites: Part B,Vol. 49, No. 2, pp. 6-15, 2013. [10] M. M. Caruso, B. J. Blaiszik, H. Jin, S. R. Schelkop, D.S. Stradley, N. R. Sottos, S. R. White, J. S. Moore, Robust, Double-Walled Microcapsules for Self-Healing Polymeric Materials, Applied material, Vol. 2, No. 4, pp. 11951199, 2010. [11] D. Y. Zhu, M. Z. Rong, M. Q. Zhang, Preparation and characterization of multilayered microcapsule-like microreactor for self-healing polymers, Polymer, Vol. 54, No. 5, pp. 4227-4236, 2013. [12] M. kouhi, M. Mohamadi, A. sarafi, Construction self-heal coating based on UF capsule, Journal of oil research, Vol. 23, No. 76, pp. 37-47, 2013. (in Persian )فبسػی [13] B. Arab, A. shoukohfar, Modeling of polymerization UF capsule in selfhealing material, The second international conference of Iranian metallurgical engineering, Semnan, Iran, 2015. (in Persian )فبسػی [14] C. Dry, N. R. Sottos, Passive smart self-repair in polymer matrix composite material, Spil, Vol. 16, No. 2, pp. 438-444, 1993. [15] B. Erin, F. Wuld, Procedures Smart Self-repair of Polymer Matrix Composite Material, Composite Structure, Vol. 35, No. 3, pp. 263-269, 1996. [16] M. Motuku, U. K. Vaidya, G. M. Janowski, Parametric studies on selfrepairing approaches for resin infused composites subjected to low velocity impact, Smart Material Structure, Vol. 8, No. 3, pp. 623-638, 1999. [17] S. Bleady, C. B. Loader, A Smart-repair System for Polymer Composite, Composite, part A, Vol. 32, No. 2, pp. 1767-1776, 2001. [18] R. S. Trask, I. Bond, Biomimetic self-healing of advanced composite structures using hollow glass fibers, Smart Material Structure, Vol. 15, No. 3, pp. 704-710, 2006. [19] G. J. Williams, I. P. Bond, R. S. Trask, Compression after impact assessment of self-healing CFRP, Composites: Part A, Vol. 40, No. 3, pp. 1399-1406, 2009. [20] M. nademi, J. Zamani, A. Mozafari, Fabrication a self-healing composite based on micro capsule, the 18th international conference of Iranian mechanic engineering, sharif university, Tehran, Iran, 2010. (in Persian )فبسػی [21] D. Therrinult, S. R. White, J. A. Lewis, Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly, Nature Materials, Vol. 2, No. 6, pp. 265-347, 2003. [22] D. Lim, Y. Kamotani, B. Cho, J. Mazumder, S. Takayama, Fabrication of microfluidic mixers and artificial vasculatures using a high-brightness diodepumped Nd:YAG laser direct write method, The Royal Society of Chemistry, Vol. 3, No. 5, pp. 318-323, 2003. [23] C. J. Norris, G. J. Meadway, M. J. O Sullivan, I. P. Bond, R. S. Trask, SelfHealing Fibre Reinforced Composites via a Bioinspired Vasculature, Advanced Functional Materials, Vol. 21, No. 6, pp. 3624-3633, 2011. [24] A. Patel, A. J. Sottos, N. R. Wetzel, S. R. White, Autonomic Healing of Low-Velocity Impact Damage in Fiber-Reinforced Composites, Composites: Part A, Vol. 41, No. 6, pp. 360-368, 2010. [25] L. Mangun, A.C. Mader, Sottos, N.R, S.R. White, Self-healing of a High Temperature Cured Epoxy Using Poly(dimethylsiloxane) Chemistry, Polymer, Vol. 51, No. 3, pp. 4063-4068, 2010. [26] Q. Li, S. iddaramaiah, N. H. Kim, D. Hui, J.H. Lee, Effects of dual component microcapsules of resin and curing agent on the self-healing efficiency of epoxy, Composites: Part B,Vol. 55, No. 6, pp. 79-85, 2013. [27] T. S. Coope, D. F. Wass, R. S. Trask, I. P. Bond, Repeated self-healing of microvascular carbon fiber reinforced polymer composites, Smart Material Structure, Vol. 23, No. 8, pp. 115002-115018, 2014. [28] J. Asadi, N. G. Ebrahimi, A. Razzaghi, Self-healing Property Of Epoxy/nanoclay nanocomposite Using Poly(ethylene-co-methacrylic acid) Agent, Composites, Part A, Vol. 68, No. 6, pp. 56-61, 2015. [29] R. Eslami-Farsani, A. Sari, H. Khosravi, Mechanical properties of carbon fibers/epoxy composite containing anhydride self-healing material under transverse loading, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 3, No. 3, pp. 285-290, 2016. (in Persian )فبسػی [30] D.G. Bekas, D. Baltzis, A.S. Paipetis, Nano-reinforced polymeric healing agents for vascular self-repairing composites, Materials and Design, Vol. 116, No. 3, pp. 538 544, 2017. [31] S. Kongparakul, S. Kornprasert, P. Suriya, D. Le, Self-healing hybrid nanocomposite anticorrosive coating from epoxy/modified nanosilica/perfluorooctyl triethoxysilane, Progress in Organic Coatings, Vol. 104, No. 3, pp. 173 179, 2017. 9 شماره 61 دوره 6931 خرداد مهندسی مکانیک مدرس Fig. 9 Healing efficiency in the diffrent volume fracture of healing agent and heal time بی حد ی دتش ی دس وؼش بی خ دسكذ تش ی اػتحىب وــی 9 ضکل ص پغ اص آػیت س 8 5 ص ب خت ف دس د. ؿذ نتیجهگیزی -4 ؽ س دتش ی ث ا یبف وشث خ - وؼی صیت اپ وب پ ؾ دس ای پظ ست ك ا تش ی ث ی ػ صیت حب ای وب پ. ؿذ ی ی دػتی ت چی الی س و ه وبتب یض ا تش ی ث ػ. بسد ش ا یذسیذی اػت وؼی تشویجی اص اپ ب صیت وب پ. ذ اػت فؼب یؿ پخؾ ؿذ دس ص ی و یذیض تی ای بی حد ی وؼش. ؿذ ذ ی ا تش ی ت ت اص ػ وؼش حد ی تفب دس ػ اف ىب یىی ػپغ خ. د دسكذ ث 2.5 1.65 0.75 د تش ی اد خ ثب حب ت ثشسػی لشاس شفت سد غب ؼ وـؾ و ه آص ب ث. ؿشح صیش اػت بیی ث تبیح. ؿذ ذ ذ) مبیؼ ؿب ( تش ی و دی اػتحىب وــی ج ث صیت اف وــی وب پ ثشسػی خ ا تش ی پغ اص ایدبد آػیت سا ـب ی ػ صیت حب وب پ دسكذ 1.65 ی حب ثبصیبثی اػتحىب وــی دس. ذ ید. ؿذ ذ دسكذ ـب 89 ا تش ی ثیؾ اص ػ ا تش ی دسكذ ػ 2.5 0.75 ی بی وــی حب دس 47 تشتیت ص ص ب تش ی ث س 8 ثبصیبثی اػتحىب وــی پغ اص. دسكذ ثذػت آ ذ 33 تشی بی وـؾ دس ث دی یضا وش ؾ ؿىؼت دس ج ث )0.047( ذ ؿب مذاس ؼجت ث سػیذ و 0.037 حب ت ث. صیبدی داسد فبك مزاجع -5 [1] M. Samadzadeh, S. H. Boura, M. Peikaria, S. M. Kasiriha, A. Ashrafi, A review on self-healing coatings based on micro/nanocapsules, Progress in Organic Coatings, Vol. 68, No. 6, pp. 159-164, 2010. [2] C. Zeng, H. Seino, J. Ren, K. Hatanaka, N. Yoshie, Self-healing bio-based furan polymers cross-linked with various bis-maleimides, Polymer, Vol. 54, No. 3, pp. 5351-5357, 2013. [3] M. Emaami, E. Aram, A. Mahdavian, Smart Polymer :Self-healing Polymers, polymerization, Vol. 3, No. 1, pp. 27-38, 2013. [4] B. J. Blaiszik, S. L. B. Kramer, S. C. Olugebefola, J. S. Moore, N. R. Sottos, S. R. White, Self-healing polymers and composites, Annual Review of Material Research, Vol. 40, No. 3, pp. 179-211, 2010. [5] B. J. Blaiszik, N. R. Sottos, S. R. White, Nanocapsules for self-healing materials, Composites Science and Technology, Vol. 68, No. 2, pp. 978 986, 2008. [6] G. O. Wilson, H. M. Andersson, S. R. White, N. R. Sottos, J. S. Moore, P. V. Braun, Self-healing polymers, Encyclopedia of Polymer Science and Technolog, John Wiley & Sons, pp. 30-42, Guangzhou, P. R. China, Sun 943