20350

۲۰۳۵۰

تعيين عمر خستگي كامپوزيت هاي پايه پليمري تحت بارگذاري فشاري

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

95-96

۱۳۹۷/۱۲/۲۱

دكتر فتح الله طاهري بهروز

مكانيك

با توجه به كاربرد گسترده مواد كامپوزيتي در صنايع مختلف ازجمله صنايع هوافضايي، صنايع دريايي، صنعت برق و همچنين نقش عمده آن‌ها در ايمني سازه‌ها، به خصوص تحت شرايط بارگذاري نوساني در قطعات صنعتي، نياز به پيش‏بيني عمر خستگي در مواد كامپوزيتي از اهميت بسزايي برخوردار است. به دليل پيچيده بودن فرآيند آسيب خستگي در كامپوزيت‌ها، پيش‌بيني عمر قطعات تحت بارگذاري واقعي و هندسه‌هاي پيچيده بسيار دشوار است. به همين دليل عمده تحقيقات انجام‌شده و مدل‌هاي موجود براي شرايط بارگذاري خاص و هندسه‌هاي ساده ارائه ‌شده‌اند. در اين پايان‌نامه ابتدا به بررسي مدل‌هاي خستگي ارائه‌شده براي كامپوزيت‌هاي لايه‌اي تحت شرايط بارگذاري مختلف پرداخته مي‌شود. در اين‌ بين به‌منظور به كار بردن اين تئوري‌ها در مسائل كاربردي تحت بارگذاري خستگي كشش-كشش، مدل آسيب پيش‌رونده خستگي شكريه و لسارد و مدل طاهري بهروز و شكريه براي لايه چيني متعامد با جزييات بيشتر توضيح داده مي‌شود. بر اساس اين مدل‌ها و با فرض غيرخطي بودن رابطه تنش-كرنش برشي معادلات افت استحكام و پيش‌بيني عمر بازنويسي شده است. سپس به‌منظور شبيه‌سازي اجزا محدود يك كد ماده (يومت) در نرم‌افزار آباكوس نوشته ‌شده است و نتايج مدل اجزا محدود، نمونه كامپوزيتي AS4/3501-6 با لايه چيني 〖[0_4/〖90〗_4]〗_s تحت بار خستگي پين شبيه‌سازي‌ شده و نتايج افت استحكام، افت سفتي و عمر نهايي نمونه در سطح تنش‌هاي مختلف با نتايج تجربي موجود مقايسه شده است. نتايج به‌دست‌آمده از حل اجزا محدود بيانگر پيش‌بيني قابل‌قبول نمودار تنش-عمر، افت سفتي و استحكام در لايه‌هاي مختلف مي‌باشد. براي پيش‏بيني عمر خستگي تحت بارگذاري فشاري نيز با الهام از مدل‌هاي بر پايه انرژي موجود، مدل انرژي نرمال‏شده جديدي ارائه ‌شده است كه توانايي پيش‌بيني عمر خستگي كامپوزيت‏هاي تك‏جهته و چندجهته را دارا مي‏باشد، نتايج حاصله اين مدل با نتايج آزمايش‏هاي خستگي موجود براي ماده كربن-اپوكسي مقايسه شده و دقت پيش‏بيني مدل تاييد شده است.

1398/02/02

Fatigue Life Prediction of Polymer Based Composites under Compression Dominant Loading

3/12/2019 12:00:00 AM

Considering the widespread use of composite materials in industries including aerospace, navy and power industries, as well as their major role in the safety of structures, prediction of fatigue life in composite materials is very important under cyclic loading conditions. Because of the complexity of the fatigue damage process in composites, it is hopelessly difficult to predict the life of the components under actual loading and complex geometries. For this reason, various researches and existing models for specific loading conditions and simple geometries have been presented.