14466

14466

تدوين روند تخمين عمر خستگي كامپوزيت‌هاي چند لايه با استفاده از كوپل تئوري‌هاي خرابي مقياس مايكرو- مزو و المان چسبنده

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي (مكانيك جامدات)

فروردين ماه 1394

فروردين ماه 1394

دكتر بيژن محمدي

مكانيك

چكيده فرايند ترك¬خوردگي ماتريسي و جدايش بين¬لايه¬اي ناشي از لبه¬هاي ترك¬هاي ماتريسي در ساختار چندلايه¬هاي كامپوزيتي متعامد با لايه¬چيني¬هاي S[0n/90m] و S[90m/0n] تحت بارگذاري كششي و برشي با رويكرد آناليز حساب تغييرات تحليل و بررسي شده است. ميدان تنش مجازي كه تمامي معادلات تعادل، شرايط مرزي و پيوستگي سطوح تماسي را ارضا مي¬كند، محاسبه شده و با استفاده از اصل كمترين انرژي مكمل، يك تقريب بهينه ارائه مي¬گردد. با استفاده از اين تقريب بهينه محاسبه شده، ميدان تنش تقريبي، افت سفتي چندلايه و انرژي كرنشي كلي ساختار كامپوزيتي تعيين مي¬شود. با استفاده از اين نتايج، نرخ رهايي انرژي ناشي از شروع و گسترش فرايندهاي تخريبي ترك¬خوردگي ماتريسي و جدايش بين¬لايه¬اي محاسبه مي¬گردد.محاسبه ميدان‌هاي تنش بارگذاري تك محوره و برشي در لايه‌چيني‌هاي S[0n/90m] توسط هشين انجام گرفته است. همچنين محاسبه ميدان تنش براي لايه‌چيني S[90m/0n] و همچنين محاسبه نرخ انرژي رهايي و جدايش بين لايه‌اي در بارگذاري‌هاي تك محوره لايه¬چيني¬هاي S[0n/90m] و S[90m/0n] توسط نايرن انجام پذيرفته است. در اين پايان‌نامه با گسترش روابط تحليلي، ميدان تنش و نرخ انرژي رهايي در بارگذاري برشي در لايه‌چيني‌هايS[90m/0n] استخراج مي‌شوند. همچنين جدايش بين لايه‌اي ناشي از ترك ماتريسي در بارگذاري برشي نيز بررسي و تعميم داده مي‌شوند. معادله ساختاري جامع چندلايه كامپوزيتي متعامد در قالب كد اجزاء محدود نوشته شده تا امكان تحليل و آناليز ساختار كامپوزيتي در بارگذاري چندمحوره استاتيكي با هندسه¬هاي پيچيده فراهم گردد.در ادامه با استفاده از قانون پاريس تعميم‌يافته، روند خرابي چند لايه‌هاي متعامد در فرآيند خستگي (پر چرخه) در بارگذاري تك محوره با استفاده از كد اجزاء محدود مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج آناليز با مشاهدات و نتايج آزمايشگاهي و همچنين تحليل¬هاي اجزاء محدود مطابقت و هماهنگي بسيار مناسبي داشته كه دقت بالا و صحت رويكرد تحليلي را اثبات مي¬كند. در بارگذاري استاتيكي تطابق بسيار خوبي بين روابط تحليلي و كد المان محدود با نتايج آزمايشگاهي مشاهده مي‌شود. در بارگذاري خستگي ضرايب پاريس تعميم داده شده حاصل براي يك لايه‌چيني در سطح‌هاي تنش متفاوت، پيش‌بيني خوبي براي گسترش خرابي در لايه‌چيني‌هاي S[0n/90m] ارائه مي‌دهد. صحت استفاده از قانون پاريس تعميم‌يافته براي S[90m/0n] و همچنين استفاده از يك سري ضريب ثابت براي لايه‌چيني‌هاي مختلف از يك ماده محل بررسي مي‌باشد. واژه¬هاي كليدي: ترك¬خوردگي ماتريسي- جدايش بين¬لايه¬اي- چندلايه¬هاي كامپوزيتي متعامد- آناليز حساب تغييرات، خستگي