ผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่เปียกและร้อนต่อลักษณะการทำลายแรงกระแทกของคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซี

1 บทนำ

คอมโพสิตอีพอกซีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) มีข้อดีหลายประการ เช่น ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงจำเพาะสูง ความแข็งจำเพาะสูง ทนทานต่อความล้า ทนต่อการกัดกร่อน และมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและโครงสร้างอื่นๆ ที่มีสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ความร้อนชื้นและแรงกระแทก อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีต่อวัสดุมีความชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิชาการทั้งในและต่างประเทศได้ทำการศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นต่อคอมโพสิต CFRP [1] และผลกระทบของแรงกระแทกต่อคอมโพสิต CFRP การศึกษาพบว่าอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นต่อคอมโพสิต CFRP ประกอบด้วย การขึ้นรูปพลาสติกของเมทริกซ์ [2, การแตกร้าว [31 และคุณสมบัติการเชื่อมต่อระหว่างเส้นใยกับเมทริกซ์ที่อ่อนตัวลง [2'3'5], การดัดงอของคอมโพสิต CFRP เมื่อเพิ่มเวลาในการอบชุบด้วยความร้อนแบบเปียก) คุณสมบัติเชิงกลของสมรรถนะ [2, คุณสมบัติแรงเฉือนแบบตะกั่วและแบบอินเตอร์ลามินาร์ [2, 1 และคุณสมบัติแรงดึงสถิต [3'6'7] มีแนวโน้มลดลง Woldesenbet และคณะ [8,9] ศึกษาสมบัติเชิงกลของวัสดุคอมโพสิตที่อัตราความเครียดสูงหลังการอบด้วยความร้อนแบบเปียก และพบว่าสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นช่วยเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิต พบว่าการดูดซับความชื้นของวัสดุคอมโพสิตสามารถปรับปรุงสมบัติเชิงกลของวัสดุคอมโพสิตภายใต้สภาวะบางอย่าง ซึ่งค่อนข้างแตกต่างจากผลการทดลองในสภาวะกึ่งสถิต งานวิจัยหลักในปัจจุบันคือผลของความร้อนชื้น (รวมถึงการแช่น้ำ) ต่อสมบัติการกระแทกความเร็วต่ำของวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์เรซินเสริมแรงด้วยเส้นใย Pan Wenge และคณะ [10] ศึกษาสมบัติการบีบอัดของแผ่นลามิเนตไฟเบอร์กลาส/อีพอกซีคอมโพสิตแบบทอสองมิติหลังจากการกระแทกความเร็วต่ำที่อุณหภูมิห้องและในสภาวะร้อนและชื้น (การแช่น้ำ 65 องศาเซลเซียส) 4. แผ่นลามิเนตภายใต้สภาวะร้อนและชื้นได้มาจากแรงกระแทกความเร็วต่ำ ประสิทธิภาพการบีบอัดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ Karasek และคณะ [1] ศึกษาผลกระทบของความชื้นและอุณหภูมิต่อแรงกระแทกของวัสดุคอมโพสิตกราไฟต์/อีพอกซี และได้วัสดุคอมโพสิตเหล่านี้ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิห้อง ความชื้นมีผลเพียงเล็กน้อยต่อพลังงานเริ่มต้นและการดูดซับพลังงานของความเสียหาย Yucheng zhong และคณะ [12,13] ได้ทดสอบแรงกระแทกความเร็วต่ำบนแผ่นลามิเนตคอมโพสิตหลังจากการอบด้วยความร้อนแบบเปียก สรุปได้ว่าสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นช่วยลดความเสียหายจากแรงกระแทกของแผ่นลามิเนตได้อย่างมีนัยสำคัญ ช่วยเพิ่มความต้านทานแรงกระแทกของแผ่นลามิเนต Krystyna และคณะ [14] ได้ศึกษาแรงกระแทกความเร็วต่ำของแผ่นคอมโพสิตใยแก้วอะรามิด/อีพอกซีหลังจากการอบด้วยความร้อนแบบเปียก (แช่น้ำที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส) และพบว่าพื้นที่เสียหายจากแรงกระแทกลดลงหลังจากการอบด้วยความร้อนแบบเปียก ทำให้เกิดความเสียหายแบบแยกชั้นภายในตัวอย่าง ซึ่งดูดซับพลังงานได้มากขึ้นในระหว่างการกระแทกและยับยั้งการเกิดการแยกชั้น จากที่กล่าวมาข้างต้นจะเห็นได้ว่าอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่ร้อนชื้นต่อความเสียหายจากแรงกระแทกของวัสดุคอมโพสิตมีผลทั้งส่งเสริมและอ่อนตัวลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวิจัยและการตรวจสอบเพิ่มเติม ในด้านแรงกระแทก Mei Zhiyuan และคณะ [15] ได้เสนอและสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์พลวัตการทะลุทะลวงแบบสองขั้นตอน (การทะลุทะลวงเฉือนและการทะลุทะลวงต่อเนื่อง) ของแผ่นลามิเนตคอมโพสิตเสริมแรงด้วยเส้นใยภายใต้แรงกระแทกความเร็วสูง Guiping Zhao และคณะ [16] ได้ดำเนินการทดสอบความเร็วที่แตกต่างกันสามแบบ (น้อยกว่า เท่ากับ และมากกว่าความเร็วจำกัดของขีปนาวุธ) เพื่อประเมินประสิทธิภาพการกระแทกและความเสียหายของชิ้นงานหลังจากการใช้แผ่นลามิเนตสามแบบ แต่ไม่ได้ศึกษาผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนชื้นต่อความเสียหายจากการกระแทก จากเอกสารอ้างอิงข้างต้น งานวิจัยที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่เปียกและร้อนต่อแผ่นลามิเนตคอมโพสิตเสริมแรงด้วยเส้นใยยังไม่ได้รับการศึกษาเพิ่มเติม ในบทความนี้ ได้ศึกษาลักษณะความเสียหายจากการกระแทกของแผ่นลามิเนตคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีที่อิ่มตัวด้วยความร้อนแบบเปียกภายใต้สภาวะอ่างน้ำอุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส วิเคราะห์ผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นต่อลักษณะความเสียหายจากการกระแทกของแผ่นคอมโพสิตโดยเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่อุณหภูมิห้อง ในการทดลอง แผ่นลามิเนต CFRP ถูกกระแทกด้วยแผ่นลามิเนต CFRP ที่ความเร็ว 45 เมตร/วินาที 68 เมตร/วินาที และ 86 เมตร/วินาที วัดความเร็วก่อนและหลังการกระแทก วิเคราะห์อิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นต่อประสิทธิภาพการดูดซับพลังงานของแผ่นลามิเนต ใช้การสแกนอัลตราโซนิกซีสแกนเพื่อตรวจจับความเสียหายภายในของแผ่นลามิเนต และวิเคราะห์อิทธิพลของความเร็วการกระแทกต่อบริเวณที่แตกหัก ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและระบบกล้องจุลทรรศน์สามมิติแบบอัลตราดีพ-ดีพ สังเกตลักษณะเฉพาะของความเสียหายของตัวอย่างในระดับเมโสสโคปิก และวิเคราะห์ความเสียหายของตัวอย่างโดยใช้สภาพแวดล้อมที่มีความร้อนชื้น ผลกระทบของลักษณะเฉพาะ

2 วัสดุและวิธีการทดลอง

2.1 วัสดุและการเตรียมการ

วัสดุคอมโพสิตเรซินอีพอกซีคาร์บอนไฟเบอร์ (T300/EMl 12) ผ่านการแช่ล่วงหน้าโดยบริษัท Jiangsu Hengshen Co., Ltd. ความหนาการแช่ล่วงหน้าชั้นเดียว 0.137 มม. โดยมีสัดส่วนของเส้นใย 66% แผ่นลามิเนตวางบนพื้นของชั้น ขนาด 115 มม. x 115 มม. กระบวนการขึ้นรูปใช้ถังอัดร้อน แผนภาพกระบวนการบ่มที่จัดทำโดยกระบวนการนี้แสดงในรูปที่ 1 ขั้นแรกให้ยกแผ่นขึ้นจากอุณหภูมิห้องไปที่ 80 องศาเซลเซียส ด้วยอัตราการให้ความร้อน 1 ถึง 3 องศาเซลเซียสต่อนาที จากนั้นให้ความร้อนเป็นเวลา 30 นาที ให้ความร้อนถึง 130 องศาเซลเซียส ด้วยอัตราการให้ความร้อน 113 องศาเซลเซียสต่อนาที ให้ความร้อนเป็นเวลา 120 นาที แล้วลดอุณหภูมิลงเหลือ 60 องศาเซลเซียส⁰C ที่อัตราการเย็นตัวคงที่ จากนั้นเอาแรงดันออกแล้วปล่อย แล้วก็ปล่อย

2. 2 การอบชุบด้วยความร้อนแบบเปียก

หลังจากเตรียมตัวอย่างแล้ว ตัวอย่างจะถูกนำไปอบด้วยความร้อนแบบเปียกตามข้อกำหนด HB 7401-96.171 "วิธีการทดลองการดูดซับความชื้นในสภาพแวดล้อมร้อนชื้นแบบคอมโพสิตเรซิน" ขั้นแรก นำตัวอย่างไปอบในห้องอบแห้งแบบเทอร์โมสแตติกที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ชั่งน้ำหนักเป็นประจำโดยใช้เครื่องชั่งจนกระทั่งคุณภาพของตัวอย่างคงที่ไม่เกิน 0.02% ค่าที่บันทึกได้ในขณะนี้คือมวลแห้งทางวิศวกรรม G หลังจากการอบแห้ง ตัวอย่างจะถูกนำไปอบในน้ำ 70 องศาเซลเซียสเพื่ออบด้วยความร้อนแบบเปียก ตามข้อกำหนด HB 7401 วิธีการที่ระบุไว้ในข้อ 96 "วัดคุณภาพของตัวอย่างทุกวัน บันทึกเป็น Gi และบันทึกการเปลี่ยนแปลงของการดูดซึมความชื้น Mi การแสดงออกถึงการดูดซับความชื้นของตัวอย่างลามิเนต CFRP คือ:

สูตรมีรายละเอียด: Mi คือการดูดซับความชื้นของตัวอย่าง Gi คือคุณภาพหลังจากที่ตัวอย่างดูดซับความชื้นแล้ว g go คือคุณภาพสถานะแห้งของวิศวกรรมตัวอย่าง

2. 3 การทดลองผลกระทบ

การทดลองการกระแทกความเร็วสูงบนแผ่นลามิเนต CFRP ดำเนินการโดยใช้ปืนลมความเร็วสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 มม. อุปกรณ์ทดสอบการกระแทกความเร็วสูง (ดูรูปที่ 2) ประกอบด้วยปืนลมความเร็วสูง อุปกรณ์วัดความเร็วเลเซอร์ก่อนและหลังการกระแทก ตัวกระสุน อุปกรณ์ติดตั้งตัวอย่าง (มุมขวาบนของรูปที่ 2) และอุปกรณ์กู้ตัวกระสุนอย่างปลอดภัย ตัวกระสุนเป็นกระสุนทรงกระบอกหัวกรวย (รูปที่ 2) ปริมาตรกระสุน 24.32 กรัม เส้นผ่านศูนย์กลาง 14.32 มม. ความเร็วในการกระแทก 45 เมตร/วินาที (พลังงานกระแทก 46 จูล), 68 เมตร/วินาที (พลังงานกระแทก 70 จูล), 86 เมตร/วินาที (พลังงานกระแทก 90 จูล)

2.4 การตรวจจับความเสียหายของตัวอย่าง

หลังจากได้รับผลกระทบจากแรงกระแทกแล้ว แผ่นลามิเนตคอมโพสิตอีพอกซีสีคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกใช้เพื่อตรวจจับความเสียหายจากแรงกระแทกภายในของแผ่นลามิเนต CFRP จากนั้นซอฟต์แวร์วิเคราะห์ภาพ UTwim จะวัดพื้นที่ฉายภาพของพื้นที่ที่ได้รับความเสียหายจากแรงกระแทก จากนั้นจะสังเกตลักษณะเฉพาะโดยละเอียดของการทำลายตามหน้าตัดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนและระบบกล้องจุลทรรศน์ 3 มิติแบบระยะชัดลึกพิเศษ

3 ผลลัพธ์และการอภิปราย

3.1 ตัวอย่างลักษณะการดูดซับความชื้น

โดยรวม 37.7 วัน ค่าเฉลี่ยการดูดซับความชื้นอิ่มตัวอยู่ที่ 1.780% โดยมีอัตราการแพร่ 6.183x10.7lllnl2/s กราฟการดูดซับความชื้นของตัวอย่างแผ่น CFRP แสดงในรูปที่ 3 ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 3 อัตราการเติบโตเริ่มต้นของการดูดซับความชื้นของตัวอย่างเป็นเส้นตรง หลังจากระยะเชิงเส้น อัตราการเติบโตการดูดซับความชื้นจะเริ่มลดลง โดยจะถึงระดับคงที่หลังจากผ่านไปประมาณ 23 วัน และจะถึงจุดอิ่มตัวของการดูดซับความชื้นหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง ดังนั้น การดูดซับความชื้นของตัวอย่างจึงสอดคล้องกับโหมดการดูดซับความชื้นสองขั้นตอน: ขั้นตอนแรกของการดูดซับความชื้นเกิดจากการทำงานร่วมกันของอุณหภูมิและความชื้น ความชื้นผ่านวัสดุเองมีรูพรุน รู รอยแตก และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่แพร่กระจายไปยังด้านในของวัสดุ การแพร่ของน้ำจะช้าและค่อยๆ ถึงจุดอิ่มตัวในขั้นตอนนี้

3. ลักษณะการทำลายที่ชัดเจนของแผ่นลามิเนต 2 ชั้น

ความเร็วในการกระแทก 86 เมตร/วินาที เมื่อด้านหน้าของชิ้นงานและด้านหลังของแผนที่โปรไฟล์การทำลายที่เห็นได้ชัด โดยตัวอย่างที่อุณหภูมิห้องแห้ง รูปร่างของด้านหน้าของชิ้นงานที่เปียกและร้อนอิ่มตัวนั้นคล้ายคลึงกัน ตัวอย่างทั้งสองชิ้นที่ได้รับผลกระทบ เนื่องจากรอยแตกร้าวที่ฐานราก การทำลายของรอยร้าวดังกล่าวตามแนวชั้นแรกของเส้นใยจึงมีความลื่นไถลในระดับหนึ่ง ซึ่งทำให้ด้านหน้ามีรูปร่างเป็นวงรีหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า และนอกจากจะสามารถมองเห็นรอยแตกร้าวบนพื้นผิวแล้ว ยังสามารถมองเห็นเส้นใยที่แตกหักได้อีกด้วย จากตัวอย่างที่อุณหภูมิห้องแห้ง ตัวอย่างที่เปียกและร้อนอิ่มตัวที่ด้านหลังของการทำลายรูปร่าง จะเห็นได้ว่าด้านหลังตามแนวทิศทางการกระแทกมีส่วนนูนเล็กน้อย และปรากฏรอยแตกร้าวรูปกากบาท เห็นได้ชัดว่าการแตกหักของเส้นใย การแตกร้าวที่ฐาน และการแตกร้าวระหว่างชั้น (การเรียงชั้น) มีสามรูปแบบ ส่วนสุดท้ายของเส้นใยถูกยกขึ้นแต่ไม่แตก มีเพียงการแตกร้าวแบบเรียงชั้นและการแตกร้าวของเส้นใย/ฐาน การแตกร้าวของเส้นใยก็แตกต่างกันเช่นกัน ดังจะเห็นได้จากการเปรียบเทียบความเสียหายที่ด้านหน้าและด้านหลัง ด้านหน้าเป็นสาเหตุของการแตกหักของเส้นใยและพื้นผิวเนื่องจากแรงอัดและแรงเฉือน ด้านหลังเกิดจากการยืด ทำให้เส้นใยแตกและเคลือบพื้นผิว รูปที่ 4 แสดงความเร็วการกระแทก 45 เมตร/วินาที, 68 เมตร/วินาที และ 86 เมตร/วินาที เมื่อตัวอย่างได้รับความเสียหายภายใน (C scan) พื้นที่ที่แสดงด้วยเส้นสีเทากลมประมาณ l ที่กึ่งกลางของภาพคือพื้นที่ที่ยื่นออกมาของหลุมความเสียหาย เส้นสีดำด้านบนและด้านล่างของแผนภูมิขนาดเล็กแต่ละอันแสดงพื้นที่สำหรับพื้นที่ลอกด้านหลังของตัวอย่าง พื้นที่ที่ทำเครื่องหมายด้วยเส้นสีขาวในรูปภาพ (b) (d) (f) คือความเสียหายภายในของตัวอย่างตามแนวขอบ กราฟแสดงให้เห็นว่าพลังงานการกระแทกเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วของการกระแทกเพิ่มขึ้น แผ่นลามิเนตสามารถดูดซับพลังงานได้มากขึ้นในระหว่างการกระแทก (ดูค่าเฉพาะในรูปที่ 6) ส่งผลให้พื้นที่ที่เกิดความเสียหายของแผ่นลามิเนตเพิ่มขึ้น: เมื่อเปรียบเทียบตัวอย่างที่อุณหภูมิห้องแห้งกับภาพตัวอย่างที่อิ่มตัวด้วยความร้อนและความชื้น จะเห็นได้ว่ามีความเสียหายภายใน (เส้นสีขาว) ของตัวอย่างที่เกิดขึ้นตามแนวขอบในสถานะอิ่มตัวด้วยความร้อนและความชื้นของตัวอย่าง ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการดูดซับ การทำให้พลาสติกของวัสดุพิมพ์ในแผ่นลามิเนตและการอ่อนตัวของส่วนต่อประสานระหว่างฐานไฟเบอร์ทำให้ขอบมีผลต่อแผ่นลามิเนตในระหว่างการกระแทก จากภาพ พื้นที่ลอกด้านหลัง (เส้นสีดำ) ของตัวอย่างในสถานะแห้งไม่แตกต่างจากสถานะอิ่มตัวด้วยความร้อนและความชื้นมากนัก

3. คุณสมบัติการทำลายอย่างละเอียดของแผง 3 ชั้น

แผนที่แสดงความเสียหายของแผ่นรอยต่อชั้น CFRP ซึ่งถ่ายโดยระบบไมโคร 3 มิติแบบความลึกพิเศษและกระจกอิเล็กตรอนแบบสแกน ด้วยความเร็วการกระแทก 45 เมตร/วินาที ทั้งในสภาวะแห้ง เปียก และร้อน แสดงให้เห็นว่าความเสียหายของชิ้นงานในทั้งสองสภาวะประกอบด้วยการทำลายสามรูปแบบ ได้แก่ การแตกของเส้นใย การแตกของฐาน และการแตกของชั้นระหว่างชั้น แต่ฐานของชิ้นงานทั้งสองมีรอยแตกแตกต่างกัน การแตกของวัสดุรองรับในสภาวะแห้งจะแตกที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเส้นใยและพื้นผิว อย่างไรก็ตาม การแตกของวัสดุรองรับหลังจากการอบด้วยความร้อนแบบเปียกจะมาพร้อมกับเศษวัสดุรองรับที่หลุดร่วงออกมา ผลกระทบจากแรงกระแทกของโครงสร้างและพื้นผิวของเส้นใยในสภาพแวดล้อมที่เปียกและร้อน ร่วมกันพิจารณาถึงการเสื่อมสภาพของส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุรองรับ ในสภาพแวดล้อมที่เปียกและร้อน แผ่น CFRP ในฐานเรซินจะดูดซับน้ำในปริมาณหนึ่ง ซึ่งน้ำที่ซึมเข้าไปจะทำให้วัสดุรองรับเรซินละลาย คาร์บอนไฟเบอร์ไม่สามารถดูดซับได้ ดังนั้นจึงต้องมีการขยายตัวแบบเปียกระหว่างทั้งสอง ความแตกต่างนี้ทำให้ส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุพิมพ์และเส้นใยอ่อนตัวลง และลดความแข็งแรงของวัสดุพิมพ์ เมื่อได้รับแรงกระแทก เศษวัสดุพิมพ์จะหลุดออกได้ง่าย ทำให้เกิดความแตกต่างจากส่วนต่อประสานความเสียหายของตัวอย่างที่อุณหภูมิห้อง จากโครงสร้างโดยละเอียดของกระจกไฟฟ้าที่สแกน จะเห็นได้ว่ารอยแตกของฐานรองที่เปียกและร้อนนั้นส่วนใหญ่เป็นรอยแตกหลวมๆ ของแผ่นกด ในขณะที่รอยแตกก่อนความร้อนแบบเปียกนั้นเปราะเป็นส่วนใหญ่ และรอยแตกแบบเฉือนแนวนอนระหว่างชั้นจะเห็นได้ชัดกว่า จากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในภาพ จะเห็นได้ว่ารูปแบบการทำลายในทั้งสองกรณีแตกต่างกัน และสภาวะแห้งคือการทำลายแบบตัดสลับกัน สำหรับการตัดทำลายนั้น สัดส่วนของการทำลายแบบตัดจะขยายตัวหลังจากความร้อนแบบเปียก ซึ่งเป็นผลมาจากการทำลายแบบชั้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสามารถเห็นได้จากกลไกมุมการทำลายและลักษณะการดูดซับพลังงาน เหมย จื้อหยวน ได้เสนอขั้นตอนการทำลายแบบกระสุนปืนสองขั้นตอน ได้แก่ ขั้นตอนการตัดและขั้นตอนการทำลายแบบต่อเนื่อง พื้นที่ A ในตัวอย่างแบบเปียกร้อนคือขั้นตอนการแทรกซึมของแรงเฉือน ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการกระแทก แผ่นชั้นถูกบีบอัดและเฉือนจนเกิดการเสียรูป ส่วนพื้นที่ B คือขั้นตอนการแทรกซึมอย่างต่อเนื่อง ขั้นตอนนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการลดลงของความเร็วในการแทรกซึมของตัวกระสุนภายใต้อิทธิพลของแรงดึงยืดของชั้นเส้นใย และพลังงานส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นพลังงานความเครียดยืดของเส้นใยและพลังงานการแตกหักระหว่างชั้น (1 51) ทำให้การแตกของเส้นใยและการแตกของเส้นใยก่อนหน้านี้ไม่เป็นเส้นตรง ในตัวอย่างแบบแห้ง ปรากฏการณ์นี้ไม่ชัดเจน และความเสียหายของแผ่นชั้นจะรุนแรงขึ้น แผ่นชั้นมีสภาวะแตกร้าว 3.4 การวิเคราะห์พลังงานดูดซับและพื้นที่ฉายภาพของหลุมความเสียหาย รูปที่ 5 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิห้องแห้งและความอิ่มตัวของอุณหภูมิห้องเปียกร้อนของความเร็วในการยิงและการสูญเสียพลังงานของตัวกระสุน ที่ความเร็วตกกระทบประมาณ 45 เมตร/วินาที อุณหภูมิห้องแห้งของกระสุนจะสะท้อนกลับทั้งหมด ดังนั้นจึงไม่ได้แสดงในภาพ ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 7 เมื่อทดสอบภายใต้ความร้อนอิ่มตัวแบบเปียก การสูญเสียพลังงานของกระสุนจะรุนแรงมาก และความสามารถในการดูดของตัวอย่างหลังการอบด้วยความร้อนแบบเปียกจะเพิ่มขึ้น

รูปที่ 6 เป็นกราฟแสดงพื้นที่ฉายของความเร็วตกกระทบของตัวกระสุนและรูที่เสียหายของชั้น CFRP (เส้นสีเทาแสดงส่วนหนึ่งของรูปที่ 4) สามารถดูภาพรวมของรูปที่ (4), (5), (6) ได้ดังนี้: (1) เมื่อความเร็วการกระแทกเพิ่มขึ้น พื้นที่ฉายของรูที่เสียหายของชั้น CFRP จะเพิ่มขึ้น (2) พื้นที่ฉายของรูที่เสียหายในตัวอย่างที่อุณหภูมิห้องแห้งจะมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่ฉายของรูที่เสียหายในสภาวะอุณหภูมิห้องแห้ง (3) เมื่อความเร็วการกระแทกอยู่ที่ประมาณ 45 ม./วินาที พื้นที่ฉายของรูที่เสียหายของแผ่นลามิเนตหลังจากการอบด้วยความร้อนแบบเปียกจะมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่ฉายของรูที่เสียหายของแผ่นลามิเนตในสภาวะอุณหภูมิห้องแห้งมาก พื้นที่ฉายของรูที่เสียหายของตัวอย่างที่อิ่มตัวด้วยความร้อนแบบเปียกเพิ่มขึ้น 85.1% และที่ความเร็วการกระแทกประมาณ 68 ม./วินาที แผ่นลามิเนตในสภาวะเปียกและอิ่มตัวด้วยความร้อนเพิ่มขึ้น 18.10% ค่าการดูดซับ (รูปที่ 5) เพิ่มขึ้น 15.65% ที่ความเร็วการกระแทกประมาณ 88 ม./วินาที แผ่นลามิเนตในสถานะเปียกและอิ่มตัวด้วยความร้อนลดลง 9.25% แต่ค่าการดูดซับยังคงเพิ่มขึ้น 12.45%

จากผลการวิจัยของ Yucheng Zhong และผลิตภัณฑ์อื่นๆ พบว่าการดูดซับความชื้นของวัสดุคอมโพสิตเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ช่วยเพิ่มขีดจำกัดความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงกระแทกของแผ่นลามิเนต และได้รวมพื้นที่ฉายของรูเจาะของชิ้นงานที่อุณหภูมิห้องแห้งกับชิ้นงานที่เปียกและร้อนในบทความนี้ (รูปที่ 4 ในเส้นสีเทา) แผนภาพความสัมพันธ์กับความเร็วตกกระทบของตัวกระสุนและพื้นที่ฉายของรูเจาะของชั้น CFRP และความเสียหายแบบแบ่งชั้นของแผ่นเชื่อมชั้น CFRP สามารถนำมาเปรียบเทียบได้เมื่อความเร็วตกกระทบเท่ากันและต่ำ พื้นที่เจาะของรูเจาะของชิ้นงานที่เปียกและร้อนค่อนข้างใหญ่ เนื่องจากการอบด้วยความร้อนแบบเปียกทำให้ชั้น CFRP เกิดความยืดหยุ่น การเชื่อมต่อระหว่างเส้นใยและชั้นวัสดุอ่อนตัวลง และประสิทธิภาพของชั้นวัสดุระหว่างชั้น เมื่อเกิดแรงกระแทก การขยายตัวของความเสียหายแบบแบ่งชั้นของชิ้นงานที่เปียกและร้อนในสภาวะอิ่มตัวด้วยความร้อนแบบเปียก สัดส่วนความเสียหายจะเพิ่มขึ้น จากการทดลองของ Wu Yixuan และคนอื่นๆ พบว่าพลังงานจากการกระแทกในทิศทางการปูทางแนวตั้งนั้นถูกดูดซับโดยวัสดุเรซินเป็นหลัก จากนั้นการทำให้เป็นพลาสติกของวัสดุเรซินจะทำให้ชิ้นงานที่เปียกและร้อนดูดซับพลังงานได้มากขึ้นในระหว่างกระบวนการกระแทก ปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทก และเพิ่มพื้นที่ฉายภาพของรูที่เสียหาย ความเสียหายของแผ่นลามิเนต CFRP ยังไม่ขยายเต็มที่ แรงกระแทกก็สิ้นสุดลง ดังนั้นเมื่อความเร็วการกระแทกสูงขึ้น การอบด้วยความร้อนแบบเปียกบนพื้นที่ฉายภาพของความเสียหายของแผ่นลามิเนต CFRP จะไม่รุนแรงอีกต่อไป แต่เนื่องจากการทำให้เป็นพลาสติกของเรซินวัสดุเรซิน ความสามารถในการดูดซับจึงยังคงเพิ่มขึ้น

4 ข้อสรุป

(1) เมื่อความเร็วการกระแทกเพิ่มขึ้น พื้นที่ฉายภาพของรูที่เสียหายของแผ่นลามิเนตคอมโพสิตอีพอกซีเรซินเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) จะเพิ่มขึ้น และอัตราการเติบโตของรูที่เสียหายในตัวอย่างที่อุณหภูมิห้องแห้งจะสูงกว่าภายใต้สภาวะอิ่มตัวของความร้อนแบบเปียก ขนาดใหญ่: (2) เมื่อความเร็วการกระแทกอยู่ที่ 45 ม./วินาที พื้นที่ฉายภาพของแผ่นลามิเนต CFRP ในสภาวะอิ่มตัวของความร้อนแบบเปียกจะเพิ่มขึ้น 85.11% เมื่อความเร็วการกระแทกอยู่ที่ 68 ม./วินาที พื้นที่ฉายภาพของแผ่นลามิเนต CFRP ในสภาวะอิ่มตัวของความร้อนแบบเปียกจะเพิ่มขึ้น 18% เมื่อเทียบกับแผ่นลามิเนต CFRP ในสภาวะอุณหภูมิห้องแห้ง 10% ความเร็วในการกระแทกคือ 86 ม./วินาที พื้นที่ฉายภาพของแผ่นลามิเนต cFRP แบบเปียก-อิ่มตัวลดลง 9.9% เมื่อเทียบกับแผ่นลามิเนต cFRP ที่อุณหภูมิห้องแห้ง (3) หลังจากที่แผ่นลามิเนต cFRP ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้น ประสิทธิภาพของแผ่นลามิเนตระหว่างชั้นจะลดลง ส่งผลให้พื้นที่การแยกตัวขยายใหญ่ขึ้น