12785

12785

پيش بيني عمر خستگي كامپوزيت چند لايه متعامد با استفاده از روش مكانيك خرابي محيط پيوسته

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي

اسفند ماه 1392

اسفند ماه 1392

دكتر بيژن محمدي

چكيده كامپوزيت¬ها، به علت داشتن نسبت استحكام به وزن بالا و خواص جهتي¬شان، كاربردهاي مهندسي زيادي به ويژه در صنايع هوايي دارند. اما به دليل خواص متفاوت اجزاي اين مواد، پيش¬بيني تخريب آن¬ها به ويژه تحت بارگذاري متناوب نسبت به مواد معمول مورد استفاده در صنايع مختلف دشوارتر است. بارگذاري متناوب باعث آسيب و تنزل خواص مواد به صورت انباشتگي آسيب و ايجاد عيوب ميكروسكوپي مي¬شود. براي مطالعه¬ تأثير عيوب ميكروسكوپي در مواد، متغير وضعيت داخلي ماده در چارچوب علم ترموديناميك و با استفاده از مكانيك خرابي محيط پيوسته تعريف شده ¬است.اين متغير وضعيت، متغير آسيب نام دارد. هدف از انجام اين تحقيق، ارائه¬ يك حل جديد براي تخمين عمر خستگي كامپوزيت¬هاي چند لايه بر پايه¬ روش مكانيك خرابي محيط پيوسته است. بدين منظور يك حل بسته بر پايه روش انرژي و در چارچوب مكانيك خرابي ارائه شده است، به گونه¬اي كه تفاوت تخريب در جهات مختلف را نيز لحاظ مي¬نمايد و در عين حال مستقل از لايه¬چيني مي¬باشد. مدل مزبور با استفاده از المان نوشته شده توسط كاربر، در نرم افزار ANSYS پياده سازي شده است. براي محاسبه عمر خستگي چند لايه تحت بارگذاري مركب به كمك مدل ارائه شده، پس از انجام آزمايش¬هاي استاتيكي به منظور مشخصه سازي مادي، ابتدا بايستي آزمايش كشش خستگي روي چند لايه تك جهته در جهت الياف و رزين انجام ¬شود و در نهايت با برازش نتايج تنش-عمر و افت سفتي بر حسب چرخه¬هاي بارگذاري حاصل از آزمايش، ثوابت مدل بدست -آيد. اكنون با داشتن مشخصات استاتيكي و خستگي براي چند لايه تك جهته، مي¬توان عمر خستگي را براي شرايط مختلف بارگذاري و براي هر نوع لايه¬ چيني محاسبه كرد. در اين پژوهش با استفاده از نتايج آزمايشي موجود، ثوابت مدل در حالت تك جهته براي ماده مزبور محاسبه شده و به منظور اعتبارسنجي مدل، چندلايه¬هاي متعامد و ضربدري در سطوح تنش متفاوت تحت تحليل خستگي قرار مي¬گيرد. مقايسه نتايج حاصل از تحليل عددي با نتايج آزمايشي نشان از كارايي مدل ارائه شده دارد. واژه‌هاي كليدي: عمر خستگي ، كامپوزيت¬هاي چند لايه، مكانيك خرابي محيط پيوسته ، متغير وضعيت آسيب.