Low Velocity Impact Response of Laminated Textile Coiraramids Epoxy Hybrid Composites Subjected to Transverse Penetration Loading
Hibrid bagi gentian sintetik dan gentian semula jadi dalam sistem komposit telah mendapat perhatian dalam bidang penyelidikan disebabkan oleh kesedaran terhadap alam sekitar. Gentian sabut kelapa diketahui mempunyai potensi yang tinggi sebagai rintangan hentaman, iaitu gentian yang rapuh membantu...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis |
| Language: | English |
| Published: |
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://eprints.usm.my/40815/1/Low_Velocity_Impact_Response_of_Laminated_Textile_Coiraramids_Epoxy_Hybrid_Composites_Subjected_to_Transverse_Penetration_Loading.pdf |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | Hibrid bagi gentian sintetik dan gentian semula jadi dalam sistem komposit
telah mendapat perhatian dalam bidang penyelidikan disebabkan oleh kesedaran
terhadap alam sekitar. Gentian sabut kelapa diketahui mempunyai potensi yang
tinggi sebagai rintangan hentaman, iaitu gentian yang rapuh membantu menyebarkan
tenaga hentaman ke kawasan yang lebih luas. Fokus kajian ini ialah untuk
menentukan jika terdapat sebarang penambahbaikan dalam tindak balas terhadap
hentaman disebabkan oleh penggabungan serat Kevlar yang berprestasi tinggi dan
gentian sabut kelapa dalam urutan susunan berlamina tertentu. Dalam kajian ini,
eksperimen kuasi-statik dijalankan pada kelajuan 1.25 mm/s, dan ujian hentaman
halaju rendah dijalankan dengan menggunakan penghentam berbentuk hemisfera
12.7 mm pada kelajuan yang berbeza-beza, iaitu daripada 5 m/s ke 17 m/s. Perisian
Matlab digunakan untuk penyesuaian lengkung bagi data mentah, manakala ANOVA
dan DOE melalui perisian Minitab digunakan bagi pemeriksaan statistik untuk
menyokong hasil kajian. Kawasan komposit yang rosak dinilai menggunakan teknik
analisis imej oleh peralatan pemprosesan imej daripada perisian Matlab. Analisis
morfologi bagi permukaan yang retak disebabkan oleh hentaman juga diperhatikan
menggunakan SEM. Pada peringkat permulaan, tindak balas hentaman optimum
terhadap komposit epoksi serat kelapa bagi pelbagai reka bentuk yang
diperkukuhkan, kaedah pembuatan komposit, pengubahsuaian fabrik dan ketumpatan
fabrik telah ditentukan. Dapatan menunjukkan tindak balas hentaman boleh dikawal
secara berkesan dengan parameter-parameter bahan yang berubah. Gentian sabut
kelapa dalam bentuk struktur yang ditenun dengan ketumpatan tinggi, dirawat
menggunakan larutan NaOH 6% dan dibuat menggunakan kaedah pengacuan
mampatan didapati berkesan dalam menyerap dan menyebarluaskan tenaga
hentaman. Spesifikasi serat kelapa tersebut kemudiannya digunakan dalam lamina
hibrid. Komposit hibrid epoksi sabut kelapa/Kevlar yang mengandungi tiga lapisan
luaran lamina bagi enam konfigurasi susunan yang berbeza telah dihasilkan.
Komposit hibrid (dua lapisan sabut dan satu lapisan Kevlar) dikenal pasti
mempunyai penyerapan jumlah tenaga khusus yang sama seperti Kevlar berlamina
100% (pada tiga lapisan). Secara kesimpulannya, komposit hibrid epoksi sabut
kelapa/Kevlar menunjukkan peningkatan dalam tindak balas hentaman. Ia juga
memberikan penjimatan kos bahan serta menyumbang ke arah teknologi hijau yang
memberikan manfaat besar kepada industri dan komuniti.
_____________________________________________________________________________________________________________________________
The hybrid of natural and synthetic fibres in a composite system has gained
interest in research field due to the environmental consciousness. Coir natural fibre
has been found to have a high potential as impact resistance, in which brittle fibre
helps to spread the impact energy over a wider area. The focus of the study is to
determine if any improvement in impact response exists as a result of combining
high performance Kevlar synthetic fibre and coir natural fibre in a specified
laminated stacking sequence. In this research, quasi-static experiments were
conducted at the speed of 1.25 mm/s, and low velocity impact tests were conducted
using a 12.7 mm hemispherical impactor at the speed varying from 5 m/s to 17 m/s.
Matlab software was used for curve fitting of the raw data, whereas ANOVA and
DOE via Minitab software were employed for statistical examination to support the
results. The area of the damaged composite was evaluated using the image analysis
technique by Matlab image processing tool. The morphology analysis of the impact
fractured surfaces was also observed by SEM. At the beginning stage, the optimum
impact responses of coir epoxy composites subjected to different reinforcement
architecture, composite manufacturing method, fabric modification and fabric
density were determined. The findings showed that the impact responses could be
effectively controlled by varying material parameters. Coir fibre in the form of
woven structure with dense structure, treated using 6% of NaOH solution and
manufactured by compression moulding method was found to be effective in
absorbing and propagating impact energy. The respective coir was then used in
hybrid laminates. Coir/Kevlar epoxy hybrid composites consisted of three interply
laminates layers at six different stacking configurations were developed. It was
observed that the hybrid composite (two coir layers and one Kevlar layer) had
equivalent specific total energy absorption as 100% Kevlar laminate (at three layers).
It can be concluded that the hybrid of coir/Kevlar-epoxy laminated composites had
shown an improved in impact response. It also provides cost-effective materials and
contributes towards green technology which will be of great benefit to the industry
and community.
|
|---|