22002

22002

ترك ماتريسي و جدايي بين لايه اي در چندلايه هاي كامپوزيتي متقارن تحت بارگذاري خستگي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - جامدات

1396

1398/12/20

دكتر بيژن محمدي

مكانيك

در اين پايان‌نامه به مطالعه وضعيت آسيب چندلايه‌هاي كامپوزيتي متعامد متقارن تحت بارگذاري استاتيكي و خستگي تك‌محوره كششي پرداخته‌شده است. خرابي ترك ماتريسي و جدايي بين لايه‌اي دو نوع از متداول‌ترين نوع خرابي‌ها در چندلايه‌هاي كامپوزيتي در نظر گرفته‌شده‌اند. روشي جهت پيش‌بيني وضعيت آسيب و افت خواص مكانيكي ناشي از آن ارائه‌شده است. با استفاده از رويكرد معيارهاي ميكرومكانيكي و روش حساب تغييرات هشين بر اساس سلول واحد به تحليل ميدان تنش قابل‌قبول، پيش‌بيني وضعيت آسيب تحت بارگذاري استاتيكي و پيش‌بيني وضعيت آسيب تحت بارگذاري خستگي پرداخته‌شده است. وضعيت آسيب با دو الگوي ترك ماتريسي متقارن يا زيگزاگي حاوي يا فاقد جدايي بين لايه‌اي در نظر گرفته‌شده و ميدان تنش و متناظر با آن افت خواص مكانيكي استخراج‌شده است. سپس از يك معياري تحت عنوان نرخ رهاسازي انرژي جهت پيش‌بيني شروع و رشد ترك‌هاي ماتريسي و همچنين اشباع ترك‌هاي ماتريسي و شروع و رشد جدايي بين لايه‌اي ناشي از آن در نظر گرفته‌شده است. روند رشد آسيب در چندلايه‌هاي كامپوزيتي تحت بارگذاري خستگي تك‌محوره كششي نيز با استفاده از يك رابطه تواني براي رشد ترك‌هاي ماتريسي و جدايي بين لايه‌اي ناشي از آن در چندلايه‌هاي كامپوزيتي در سطح تنش‌هاي متفاوت در لايه چيني‌هاي [0_n⁄〖90〗_m ]_s و [〖90〗_m⁄0_n ]_s موردبررسي قرارگرفته است. اعتبارسنجي نتايج تحليلي با نتايج عددي حاصل از نرم‌افزار اجزاي محدود و نتايج تجربي نيز صورت گرفته است.

1399/03/12

matrix cracking and induced delamination in symmetric laminated composites subjected to fatigue loading

3/10/2020 12:00:00 AM

In this thesis, damage state of cross-ply symmetric laminated composites subject to uniaxial tensile static and fatigue loading is studied. Matrix cracking and induced delamination is considered which is the most common damage mode in laminates. A method has been developed to predict both damage conditions and reduced mechanical properties of the material. Using micromechanics criteria and Hashin variational approach based on the unit cell, an optimal stress field analysis; damage state prediction during static loading and damage state prediction under fatigue loading are investigated. Damage state with symmetric or staggered matrix crack pattern with or without induced delamination are considered and corresponding stress filed and reduced mechanical properties are explored. After that using an energy-based criterion based on energy release rate is proposed to predict crack initiation and matrix crack growth, and then saturation of matrix cracks and initiation and induced delamination growth are determined. Damage evolution under uniaxial tensile fatigue loading is also predicted by proposing a power law for matrix cracking and induced delamination growth in laminated composites at different stress levels in laminates. Furthermore, validation of analytical results with numerical results are obtained from finite element software and experimental results has been investigated.