19361

۱۹۳۶۱

تعيين نرخ رهايي انرژي كرنشي بحراني ترك خوردگي ماتريسي در چند لايه هاي كامپوزيتي به روش مايكرومكانيك خرابي

كارشناسي ارشد

مكانيك جامدات

1394-139۷

۱۳۹۷/۱/۲۷

دكتر بيژن محمدي

مكانيك

در پايان¬نامه حاضر وضعيت آسيب كامپوزيت¬هاي لايه¬اي متعامد متقارن تحت بارگذاري استاتيكي تك محوره كششي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. از ميان خرابي¬هاي متداول در چندلايه¬هاي كامپوزيتي، ترك ماتريسي كه اولين مود آسيب در كامپوزيت¬هاي لايه¬اي است، در نظر گرفته شده و دستورالعملي جهت پيش¬بيني وضعيت آسيب و افت خواص مكانيكي ناشي از آن ارائه شده است. به منظور پيش¬بيني وضعيت آسيب، ابتدا تحليل تنشي قابل قبول با رويكرد معيارهاي مايكرومكانيكي و روش حساب تغييرات بر اساس سلول واحد ارائه شده است. اين روش كه اولين بار توسط هشين حدود 30 سال پيش ارائه شد، براي دو نوع ترك‌خوردگي متقارن و زيگزاگي در چندلايه¬هاي متعامد متقارن و همچنين چندلايه¬هايي با بيش از دولايه ترك‌خورده هم‌زمان توسعه يافته است. سپس بر اساس مكانيك شكست محدود، نرخ رهاسازي انرژي شروع و رشد ترك ماتريسي محاسبه شده است. نرخ رهاسازي بحراني انرژي به عنوان معياري جهت پيش¬بيني رشد و سپس اشباع ترك¬هاي ماتريسي و شروع مود¬هاي بعدي خرابي همچون جدايي بين¬ لايه¬اي، با استفاده از داده¬هاي تجربي و معيار مكانيك شكست محدود، تعيين و به كار گرفته شده است. در كنار مطالعات مذكور بررسي جامع¬تري در مورد تحليل ترك ماتريسي با روش هموژن سازي انجام شده است. اعتبار سنجي نتايج تحليلي با نتايج عددي حاصل از نرم‌افزار اجزاي محدود و نتايج تجربي نيز صورت گرفته است.

1397/06/24

critical strain energy release rate for matrix cracking in composite laminate by using micromechanic damage method

9/15/2018 12:00:00 AM

In this thesis, the damage condition of symmetric cross-ply laminated composites under uniaxial tensile loading has been studied. matrix cracking, is the first mode of damage in composite laminate. For analyze cracked laminates a Formulation has been developed to predict damage condition and reducing mechanical properties. In order to predict damage condition, firstly, an optimal stress field is proposed using micromechanic criteria and vibrational approach on the unit cell. After about 30 years of the Hashin's variational model, this method has been extended for symmetrical and staggered crack form in symmetric cross-ply laminates, as well as laminates with more than two cracked layers. Then, based on the finite fracture mechanic, the energy release rate of crack initiation and matrix crack growth are calculated. The critical energy release rate (as a criterion for predicting growth, saturation of matrix cracks and initiation other fracture modes, such as delamination), are determined by using experimental data and finite fracture mechanic criteria. In addition to the above studies, matrix cracking has been analyzed by homogenization method. Also validation of analytical results with numerical results obtained from finite element software and experimental results has been carried out.