22306

مدلسازي پديده تورق ناشي از خستگي در چندلايه هاي كامپوزيتي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1399/2/29

دكتر فتح الله طاهري بهروز

مكانيك

در دهه‌هاي اخير، استفاده از مواد كامپوزيتي در سازه‌هاي مهندسي به‌طور چشم‌گيري افزايش يافته است. بنابراين درك ساختار و مكانيزم‌هاي آسيب اين مواد ضروري است. در ميان آسيب‌هاي رايج در مواد كامپوزيتي، آسيب تورق يا جدايش بين‌لايه‌اي از مودهاي خطرناك آسيب در اين مواد است. اين آسيب موجب مي‌شود پديده انتقال تنش بين لايه‌ها كه از مزاياي كامپوزيتهاي لايهاي است، صورت نگيرد. پديده تورق در كامپوزيتهاي لايه‌اي تحت بارگذاري سيكلي به‌طور معمول توسط دو روش مكانيك شكست و مدل ناحيه چسبناك تحليل مي‌شود. در اين پژوهش به منظور بررسي خستگي بين لايه‌اي كامپوزيت‌ها، از يك مدل بر مبناي پيوند مكانيك آسيب و مكانيك شكست بهره برده شد. با توجه به اين‌كه محاسبه دقيق ناحيه آسيب در اين مدل از اهميت به‌سزايي برخوردار است، تمركز اين پژوهش بر روي محاسبه ناحيه آسيب در نوك ترك موسوم به ناحيه چسبناك قرار گرفت. در مود I و مود II رشد ترك، با اصلاح رابطه محاسبه طول ناحيه چسبناك، دقت مدل در پيش‌بيني نرخ رشد ترك افزايش يافت و نتيجه¬ها نسبت به مدل‌هاي پيشين بهبود يافت. در مود تركيبيI/II ، رابطه‌اي تحليلي براي محاسبه طول ناحيه چسبناك وجود نداشت. بنابراين با ارائه يك رابطه جديد اين خلاء پوشش داده شد. رابطه جديد محاسبه طول ناحيه چسبناك در مود تركيبي I/II تابع طول ناحيه چسبناك در مودهاي خالص I,II و نسبت اختلاط مود است . صحت رابطه پيشنهادي در بارگذاري استاتيكي و خستگي مورد بررسي قرار گرفت و نتايج قابل قبولي حاصل شد.

1399/06/01

modeling delamiantion under fatigue loading in composite laminates

5/19/2021 12:00:00 AM

In recent decades, the use of composite materials in engineering structures has increased dramatically. Therefore, it is necessary to understand the concept and mechanisms of damage to these materials. Among the most common damages in composite materials, delamination is the catastrophic mode of failure in these materials. Because of delamination, the phenomenon of stress transfer, which is one of the advantages of the laminated composites, does not appear between layers. The delamination in laminated composites under cyclic loading is typically analyzed by two methods: fracture mechanics and the cohesive zone model. In this study, a model was used based on the linking of damage mechanics and fracture mechanics. Because the damaged area is essential, the focus of the present study was on calculating the cohesive zone length. The accuracy of the crack growth rate prediction increased due to modifying the cohesive zone length in the pure mode I and II, making better results in comparison with the previous models. There was not an analytical equation for calculating the cohesive zone length in mixed-mode loading. Therefore, a new equation was presented to tackle the problem. New equation is proposed to calculate the length of the cohesive zone in the mixed-mode I/II in which mixed-mode cohesive zone length is a function of cohesive zone length in the pure mode I, II and mode ratio. The accuracy of the suggested equation was approved by the acceptable results.

تورق در كامپوزيت