12243

12243

بررسي شكست كامپوزيت‌هاي لايه‌اي با استفاده از منحني R

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي- جامدات

شهريور ماه 1392

شهريور ماه 1392

دكتر محمود مهرداد شكريه

دكتر مهدي فكور

چكيده از آنجا كه ناحيه فرآيند شكست در نوك ترك موجود در قطعات كامپوزيتي و شبه شكننده تأثير قابل ملاحظه‌اي بر رفتار شكست جسم دارد و با جذب انرژي موجب به تأخير انداختن شكست قطعه مي‌شود، در اين تحقيق يك مدل جديد تحت عنوان مدل ناحيه آسيب چند خطي ( ML-CZM) براي شبيه سازي شروع و رشد مود I تورق در مواد كامپوزيتي لايه‌اي ارائه شده است. در اين مدل با توجه به مشخص بودن مسير جدايش بين لايه‌اي، براي محاسبه استحكام باقيمانده ماده در ناحيه فرآيند شكست، از المان‌هاي فنري با ثابت فنريت متغير مطابق با منحني كشش- جدايش ماده استفاده شده است. با توجه به وجود انواع مكانيزم‌هاي سفت‌شوندگي و متفاوت بودن سطح انرژي فعال‌سازي هريك از مكانيزم‌ها، نقطه قوت اين مدل، قابليت اعمال بخش نزولي منحني كشش- جدايش با هر شكل خاص (n شكست خطي) است. نتايج شبيه‌سازي به صورت منحني بار- جابجايي، سازگاري خوبي با نتايج آزمايشگاهي موجود داشته و خاصيت نرم‌شوندگي ماده پس از گذر از نقطه شروع آسيب را به خوبي نشان مي‌دهد. هم‌چنين جهت بالا بردن كارآمدي و سهولت استفاده از الگوريتم شبيه‌سازي ML-CZM، براي اولين بار با استفاده از نتايج شبيه‌سازي مدل مذكور، يك رابطه تحليلي جامع براي تخمين تغييرات مقاومت به رشد تورق (منحني R) به صورت تابعي از افزايش طول ترك ارائه شده است. مدل ارائه شده به همراه رابطه تحليلي جامع فوق مي‌تواند اثرات ناحيه فرآيند شكست را با استفاده از خواص و سفتي متغير المان‌هاي فنر در نظر گرفته و شروع و رشد تورق را بدون نياز به ساخت نمونه‌هاي DCB و انجام آزمايش‌هاي زمان‌بر و پرهزينه شبيه‌سازي نمايد. منحني‌هاي R حاصل از مدل و رابطه تحليلي ارائه شده در اين تحقيق از هم‌خواني بسيار خوبي با منحني‌هاي R تجربي برخوردارند. مقايسه اين نتايج، صحت و دقت مدل و رابطه تحليلي ارائه شده، برتري و مزاياي رابطه تحليلي ارائه شده براي منحني R در اين تحقيق نسبت به ساير روابط تحليلي موجود و هم‌چنين توانايي تخمين نتايج آزمايشگاهي با حداقل خطا را نشان مي‌دهد. واژه‌هاي كليدي: تورق، كامپوزيت‌هاي لايه‌اي، منحني R، ناحيه فرآيند شكست، منحني كشش- جدايش.