11832

11832

تحليل جدايي بين لايه اي چندلايه هاي كامپوزيتي تحت بارگذاري متناوب با استفاده از المان واسط چسبنده

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي (جامدات)

اسفند 1391

اسفند 1391

دكتر بيژن محمدي

چكيده مواد مركب چندلايه به دليل استحكام و سفتي بالا در مقايسه با وزن¬شان، به طور وسيعي در سازه¬هاي مختلف مانند سازه¬هاي هوا¬فضايي استفاده مي¬شوند. با توجه به گستردگي كاربرد مواد مركب لزوم شناسايي رفتار خرابي اين مواد در طراحي آن¬ها روز به روز در حال افزايش است. يكي از اصلي¬ترين مكانيزم¬هاي خرابي اين مواد، جدايي بين لايه¬اي ناشي از بارگذاري متناوب مي¬باشد. اين مود¬ تخريب اثر زيادي در افت سفتي سازه و تسريع خرابي آن دارد. در اين تحقيق با استفاده از المان چسبنده در بين لايه¬ها، رشد جدايي بين لايه¬اي ناشي از بارگذاري¬هاي خستگي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور المان بين لايه¬اي در چارچوب مكانيك آسيب و بر مبناي مدل ناحيه چسبنده دو- خطي با استفاده از المان و ماده تعريف شده توسط كاربر در نرم افزار Ansys به كار گرفته شده است. حسن استفاده از اين روش، امكان مدل¬سازي رشد جدايي بين لايه¬اي بدون نياز به وجود ترك اوليه و المان¬بندي مجدد مي¬باشد. در اين تحقيق به منظور پيش¬بيني رشد آسيب خستگي، دو مدل ناحيه چسبنده مبتني بر دو تعريف از سطح آسيب خورده، يكي بر مبناي مفهوم انرژي اتلافي و يكي بر مبناي مفهوم سفتي كاهش يافته، پياده¬سازي شده است. هر دو مدل مبتني بر معادله شبه پاريس مي¬باشند. حسن روش مزبور اين است كه ثوابت به كار رفته در مدل، به طور مستقيم از آزمايش¬هاي استاندارد خستگي به دست مي¬آيند. در مدل¬هاي به كار رفته، اصلاحات مربوط به طول ناحيه چسبنده لحاظ شده است. همچنين مدل¬ها به گونه¬اي توسعه يافته كه قادر به در نظر گرفتن اثرات نسبت بار مي¬باشند. براي بررسي صحت و مقايسه مدل¬هاي پياده¬سازي شده، چندلايه¬هاي مركب تحت بارگذاري¬هاي خستگي با نسبت مودي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج تحليل بارگذاري¬هاي متناوب با استفاده از مدل پياده¬سازي شده، نشان دادند كه تطابق خوبي ميان نتايج عددي و تجربي خصوصا در ناحيه II كه معادله پاريس داراي دقت مناسب مي باشد، وجود دارد. به ويژه نتايج نشان دادند كه مدل ناحيه چسبنده¬اي كه در آن سطح آسيب خورده با استفاده از مفهوم انرژي اتلافي در نظر گرفته شده بود، دقت بهتري نسبت به مدل ديگر دارد. واژه‌هاي كليدي: جدايي بين لايه¬اي (Delamination)، مدل ناحيه چسبنده (Cohesive Zone Model)، خستگي، نرخ رهايي انرژي كرنشي