18773

۱۸۷۷۳

محاسبه و بررسي تنش هاي پسماند در كامپوزيت هاي زمينه پليمري به كمك روش انطباق تصويري عددي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

ارديبهشت ۱۳۹۷

دكتر محمودمهرداد شكريه

مكانيك

ازجمله مهم‌ترين عواملي كه بايد در طراحي مكانيكي چندلايه هاي كامپوزيتي مورد توجه قرار گيرد، در نظر گرفتن تنش هاي پسماند موجود در اين مواد مي باشد. علت اصلي ايجاد تنش هاي پسماند در اين مواد تفاوت در خواص مكانيكي و حرارتي الياف و رزين سازنده ي آن است كه درنتيجه‌ي پخت كامپوزيت و پس از سرد شدن آن ايجاد مي شوند. در اين پژوهش با استفاده از روش‌هاي سوراخكاري مرحله اي و شيارزني در تركيب با روش نوري انطباق تصويري عددي ، مقادير تنش پسماند در لايه هاي نمونه ي كامپوزيتي زمينه پليمري [04/904]s محاسبه و بررسي مي شوند. نوآوري به كارگرفته شده در اين پژوهش، به كارگيري روش نوري انطباق تصويري عددي (به اختصار روش DIC) به‌عنوان يك روش تمام ميداني غير تماسي در اندازه گيري كرنش هاي رهاشده مي باشد. درواقع با استفاده از اين روش نوري، مقادير تنش هاي پسماند در چندلايه ي كامپوزيتي مشابه روش قديمي كرنش سنج، محاسبه مي شوند. همچنين به‌منظور اثبات قابليت ميانگين گيري از داده هاي ميدان كرنش در جايگزيني آن با كرنش كرنش سنج، به اعتبارسنجي دو پژوهش پيشين به كمك شبيه سازي اجزاي محدود پرداخته ‌شده است. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد معادل‌سازي كرنش ميانگين در ناحيه ي يك كرنش سنج فرضي، با مقدار اندازه گيري شده توسط كرنش سنج دقت قابل قبولي دارد. پس از انجام آزمايش هاي تجربي به بررسي شكل ها و نواحي ميدان هاي كرنش بدست آمده از روش DIC پرداخته شده مي شود. در پايان مقادير تنش هاي پسماند تجربي متناظر دو روش آزمايشگاهي سوراخكاري مرحله اي و شيارزني با يكديگر و با مقادير تنش پسماند تئوري مقايسه و بررسي مي شوند. بر اساس نتايج بدست آمده نشان داده شده روش DIC قابليت خوبي در استفاده در محاسبه ي تنش هاي پسماند را دارا مي¬باشد.

1397/02/17

5/7/2018 12:00:00 AM

The residual stresses is one of the most crucial factors which should be considered in the mechanical design of laminated composites. The difference between the mechanical and thermal properties of the fibers and resin is the main reason of creation of residual stresses in such materials. In this study, magnitudes of residual stress of laminated polymer composites specimen [04/904]s were measured using incremental hole drilling and slitting methods coupled with the digital image correlation (DIC) technique. The novelty of this study is the replacement of DIC method with the traditional strain gauge method in the strain measurement. Finally, residual stresses calculated by the two aforementioned methods were compared with each others and with theoretical method. Furthermore, the validity of the strain field data averaging have been checked by a finite element simulation using the available experimental data. The results exhibited that averaging technique in comparison with strain gauge method has an acceptable accuracy.