23050

اندازه‌گيري و شبيه‌سازي تنش‌هاي پسماند در كامپوزيت‌هاي با لايه‌هاي بافته‌شده و رزين اپوكسي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي ـ مكانيك جامدات

1399/9/12

دكتر محمود مهرداد شكريه

مكانيك

پيش‌بيني تنش‌هاي پسماند كه به دلايل مختلف حين ساخت در كامپوزيت‌هاي بافته شده ايجاد مي‌شود داراي اهميت است. زيرا اين تنش‌ها مي‌توانند موجب ايجاد ترك‌هاي ريز در قطعه‌ي كامپوزيتي شده و كارايي كامپوزيت را كاهش دهند. تئوري‌هاي موجود در مورد تنش پسماند كامپوزيت‌ها عمدتا براي كامپوزيت‌هاي داراي الياف تك جهته گسترش يافته اند. يكي از تفاوت‌هاي اصلي در فرايند سوراخ‌كاري كامپوزيت‌هاي بافته‌شده نسبت به كامپوزيت‌هاي تك‌جهته انتخاب محل سوراخ‌كاري مي‌باشد. در كامپوزيت‌هاي تك‌جهته، سوراخ‌كاري در هر نقطه‌اي انجام شود، مقداري از الياف به همراه رزين حذف مي‌شوند و انتخاب محل سوراخ‌كاري تاثيري در محاسبه‌ي تنش پسماند نخواهد داشت. اما در كامپوزيت‌هاي بافته‌شده به علت هندسه‌ي بافت، سوراخ‌كاري مي‌تواند در محل‌هاي مختلفي (مانند محل تقاطع الياف تار و پود، محل الياف تار، محل الياف پود و يا در محل ماتريس) انجام شده و نتايج متفاوتي داشته باشد. لذا انتخاب دقيق محل سوراخ‌كاري در كامپوزيت‌هاي بافته‌شده حائز اهميت است كه تابحال مورد توجه قرار نگرفته است. لذا در اين پايان‌نامه به شبيه‌سازي فرايند سوراخ‌كاري مركزي در كامپوزيت‌هاي با الياف‌بافته شده صفحه‌اي، ساخته شده از الياف شيشه و رزين اپوكسي پرداخته شده است تا به اين وسيله ضرايب كاليبراسيون تعيين شده و محاسبه‌ي تنش پسماند در كامپوزيت‌هاي بافته‌شده ميسر شود. با استفاده از كدي كه در محيط Ansys APDL نوشته شد، ضرايب كاليبراسيون براي حالت‌هاي ممكن سوراخ‌كاري كامپوزيت بافته‌شده محاسبه شده و با نتايج تجربي موجود در تحقيقات پيشين مقايسه شدند و مشاهده شد كه روش پيشنهادي داراي 17 درصد خطا مي‌باشد. براي تعيين محل دقيق سوراخ‌كاري نياز به انجام آزمايشات تجربي مي‌باشد.

1399/10/30

Investigation and Simulation of Residual Stress in Composites with Woven layers and Epoxy resin

12/2/2020 12:00:00 AM

Predicting residual stresses that occur during fabrication in woven composites is important; Because these stresses can cause small cracks in the composite part and reduce it’s performance. Existing theories about residual stresses of composites are generally extended for unidirectional composites; So they are not accurate to be used for woven composites. One of the major differences between hole-drilling process in woven composites and uni-directional composites is choosing the hole-drilling point. In U-D composites the point of drilling will not affect the residual stress calculations. But inwoven composites, due to geometry of the composite, drilling can be done in different places and has different results. Therefore, accurate selection of drilling location in woven composites is significant and it is not mentioned before. In this study, central hole drilling is simulated for the plane weave Glass/Epoxy composite to find calibration factors and investigate residual stresses in the woven part. By using a code which is written in Ansys APDL, calibration coefficients for different locations of drilling in woven composites are calculated and compared with experimental results of previous researches and it was observed that the proposed method has acceptable accuracy. Fiber properties were modeled as isotropic and orthotropic material and it is shown that orthotropic properties are acceptable. However, experimental tests are needed to determine the exact location of hole-drilling.