Experimental study of low cycle fatigue properties for epoxy resins with dibutyl phthalate (DBP)

In order to improve the toughness of traditional epoxy resin, dibutyl phthalate (DBP) was introduced into the epoxy resin. The static mechanical performance of plasticized and unplasticized epoxy resin was evaluated. The test results showed that the DBP modified epoxy resin can obtain a higher toughness than conventional epoxy resin, but the elastic modulus and the tensile strength were slightly reduced. The low cycle fatigue test results indicated that the stress ratio and the stress level were two critical factors of fatigue life, which was increased with the growth of stress ratio. It was also found that the fatigue life of plasticized specimen was much less than that of the unplasticized specimen because of the plastic deformation. A logarithmic linear relationship was then established to predict the fatigue life for plasticized epoxy resin. The strain energy density was also applied to demonstrate the accumulation of energy loss. In addition, the fatigue toughness can be obtained by the hysteresis loop area method.

W artykule przedstawiono właściwości zmęczeniowe żywicy plastyfikowanej z ftalanem dibutylu (DBP) oraz niemodyfikowanej żywicy epoksydowej. W celu zwiększenia wytrzymałości tradycyjnej żywicy epoksydowej, do źywicy epoksydowej wprowadzono ftalan dibutylu (DBP). Oceniono statyczną wytrzymałość mechaniczną plastyfikowanej oraz nieplastyfikowanej żywicy epoksydowej. Wyniki badania wykazały, że wydłużenie plastyfikowanej oraz nieplastyfikowanej żywicy wynosi odpowiednio 4,61% i 3,55%, co oznacza, że modyfikowana żywica epoksydowa z ftalanem dibutylu (DBP) może uzyskać wyższą wytrzymałość niż zwykła żywica epoksydowa. Jednakże moduł sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie plastyfikowanej żywicy zostały nieznacznie zmniejszone. Niskocyklowe badanie zmęczeniowe w trzech różnych współczynnikach oraz poziomach naprężenia przeprowadzono w celu porównania wytrzymałości zmęczeniowej żywicy epoksydowej. Wyniki badania wykazały, że współczynnik oraz poziom naprężenia stanowiły dwa krytyczne czynniki trwałości zmęczeniowej, która została zwiększona wraz ze wzrostem współczynnika naprężenia. Stwierdzono również, że trwałość zmęczeniowa plastyfikowanej próbki była znacznie mniejsza niż w przypadku nieplastyfikowanej próbki z powodu odkształcenia plastycznego. Następnie ustalono logarytmiczną zależność liniową, aby przewidzieć trwałość zmęczeniową plastyfikowanej żywicy epoksydowej. Gęstość energii odkształcenia została również zastosowana w celu wykazania nagromadzenia strat energii. Ponadto wytrzymałość zmęczeniową można uzyskać za pomocą metody pola pętli histerezy. Obszar pętli histerezy oraz odpowiednia gęstość energii odkształcenia maleją wraz ze wzrostem współczynnika naprężenia zarówno dla plastyfikowanej i nieplastyfikowanej żywicy. Gęstość energii odkształcenia plastyfikowanej żywicy jest większa niż gęstość nieplastyfikowanej żywicy dla tego samego współczynnika naprężenia. Analiza szkód zmęczeniowych przy użyciu pętli histerezy może być uważana za jedną ze skutecznych metod dla żywicy.