14361

14361

مدل‏سازي آسيب پيش‏رونده براي تخريب بين‏لايه‏اي و درون‏لايه‏اي چندلايه‏هاي كامپوزيتي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي شاخه مكانيك مواد و سازه هاي كامپوزيت

فروردين ماه 1394

فروردين ماه 1394

دكتر محمود مهرداد شكريه - دكتر رضا معدوليت

مكانيك

چكيده مواد مركب لايه‌اي با توجه به ويژگي‌هاي خاص خود در گستره وسيعي از صنايع مورد استفاده قرار مي‌گيرند. استفاده روزافزون از مواد مركب لايه¬اي، باعث شده است تا مطالعه خواص مكانيكي، استحكام مواد مركب و نيز بررسي انواع تخريب ايجاد شده در اين نوع مواد به منظور بهبود عملكرد مواد مركب و طراحي‌ بهينه آن¬ها بيشتر مورد توجه قرار گيرد. در اين تحقيق پس از بررسي اجمالي مطالعات پيشين در زمينه¬ي تخريب مواد مركب لايه¬اي، ابتدا معيارهاي شروع و رشد تخريب در چندلايه¬هاي كامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفته¬اند و در ادامه مدل ناحيه چسبناك براي شبيه¬سازي تورق در مواد مركب لايه¬اي مطرح شده است. سپس معيار شروع تخريب هشين و يك معيار رشد آسيب بر پايه¬ي انرژي موجود در نرم¬افزار آباكوس براي شبيه¬سازي تخريب پيش¬رونده در چندلايه¬هاي كامپوزيتي به¬كار گرفته شده¬اند. المان¬هاي چسبناك نيز در مجاورت لايه¬هاي كامپوزيتي با جهت الياف متفاوت قرار داده شده¬اند تا با استفاده از مدل ناحيه چسبناك شروع و انتشار تورق را شبيه¬سازي كنند. اين تحليل براي نمونه¬هاي مختلف (صفحه سوراخ¬دار، نمونه¬ي CT و نمونه¬ي OCT) با جنس¬هاي متفاوت (AS4/PEEK، شيشه/اپوكسي و كربن/اپوكسي IM7/8552) و لايه¬چيني¬هاي متنوع ([0◦/45◦/90◦/−45◦]2s، [0◦/90◦]4s، [45◦2/90◦2/−45◦2/0◦2]s و [45◦/90◦/−45◦/0◦]2s) اجرا شده است تا اثراتي همچون اندازه و لايه¬چيني روي بارهاي شكست و نمودارهاي بار-جابه¬جايي بررسي شوند. نتايج به دست آمده نشان مي¬دهند كه برخي مواد كامپوزيتي از خود رفتارهاي پلاستيك و غيرخطي بروز مي¬دهند كه در اين صورت اين رفتارها نيز بايد در مدل¬سازي مد نظر قرار گيرند. همچنين كنار هم قرار دادن لايه¬ها باجهت الياف يكسان و افزايش ضخامت لايه منجر به كاهش تحمل بار و استحكام ماده¬ي مركب مي¬شود. علاوه بر اين، نشان داده شده است كه كاهش اندازه¬ي شعاع نوك شكاف تا حد معيني تأثير چنداني بر استحكام شكست ندارد اما اگر شعاع نوك شكاف از آن حد كم¬تر شود بار نهايي كاهش چشم¬گيري خواهد داشت. از نتايج مدل¬سازي ملاحظه مي¬شود كه در لايه¬هاي كامپوزيتي به¬ويژه لايه¬هايي كه جهت الياف غيرمحوري است، مكانيزم¬هاي تخريب نسبت به محور بارگذاري نامتقارنند. اين عدم تقارن در لايه¬ها باعث مي¬شود تا تنش¬هاي برشي در نمونه ايجاد شود و در عمل تركيبي از مودهاي تخريب I و IIدر نمونه به وجود آيد. واژه‌هايكليدي:تحليل تخريب پيش¬رونده؛ مكانيك آسيب پيوسته؛ معيار هشين؛ مدل ناحيه چسبناك؛ تورق.