23382

بررسي آسيب پسرونده بين لايه اي در حضور پديده پلزني در كامپوزيت هاي لايه اي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

97-99

1399/11/14

دكتر مجيدرضا آيت اللهي

دكتر سيد سعيد رحيميان كلور

مهندسي مكانيك

در اغلب مواردي كه از قطعات كامپوزيتي در سازه¬ها استفاده مي¬شود، كامپوزيت¬هاي لايه¬اي مورد استفاده، تحت بار خمشي قرار مي¬گيرند كه منجر به ايجاد خرابي بين¬لايه¬اي در قالب تورق در مود II مي¬شود. در برخي كامپوزيت¬هاي چندلايه رشد تورق همراه با پديده پل¬زني الياف است كه با ايجاد مقاومت در برابر رشد تورق مانع رشد ناگهاني ترك مي¬شود. پديده پل-زني اساس رفتاري است كه در علم مكانيك شكست تحت عنوان منحني R شناخته مي¬شود. در پژوهش حاضر پديده تورق در مود II در چندلايه شيشه/اپوكسي با استفاده از تلفيقي از روش¬هاي تجربي و عددي و با در نظر گرفتن اثرات منحني R مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعه تجربي به منظور اعتبار سنجي مدل عددي و نيز تأييد وقوع پل¬زني در مود II انجام گرفته است. به منظور تحليل عددي رشد تورق معمولاً از مدل ناحيه چسبناك استفاده مي¬شود. به دليل تعدد مكانيزهاي اتلاف انرژي در رشد تورق همراه با پل¬زني الياف، مدل¬سازي دقيق اين پديده در حضور منحني R مستلزم استفاده از منحني¬هاي نرم¬شوندگي چندخطي و يا نمايي است. در پژوهش حاضر يك قانون چسبناك با نرم¬شوندگي نمايي پسرونده بر اساس روندي خاص مبتني بر تفكيك مكانيزم¬هاي اتلاف انرژي حين رشد خرابي به منظور مدل¬سازي دقيق رشد تورق در مود II در حضور منحني R به كار رفته است. همچنين ناحيه خرابي ايجاد شده با استفاده از مدل عددي مورد بررسي قرار گرفته و با نتايج تجربي بدست آمده از روش DIC مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج مطالعه تجربي انجام شده شامل منحني نيرو-جابجايي و تصاوير DIC از تغيير شكل¬هاي ايجاد شده به شكل كرنش برشي در طول آزمايش است.

1400/01/22

Study of Regressive Interlaminar Damage Growth in Laminated Composites in the Presence of Fiber-briding

2/3/2022 12:00:00 AM

Structural laminated composites are often subjected to bending loads that induce significant shear stresses leading to delamination growth in mode-II. In certain laminates, delamination growth is accompanied by the fiber-bridging phenomenon in which fibers form bridge-like structures between crack faces hindering crack growth. The mentioned phenomenon delays the onset steady-state delamination growth requiring greater energy inputs to advance the interlaminar crack. In term of fracture mechanics, this behavior is known as the R-curve effect. In the present work a combination of numerical and experimental are employed to investigate mode-II delamination growth in a GFRP laminate considering R-curve effect. Numerical simulation of delamination growth is often carried out using the Cohesive Zone Model (CZM). Due to the confluence of several energy-dissipation mechanisms during damage evolution in the presence of fiber bridging, accurate simulation of the delamination event requires implementation of multi-linear or exponential softening. In the present work, a procedure based on breaking the energy dissipated during damage evolution into certain parts representing separate dissipation mechanisms is used to develop a cohesive law with regressive exponential softening capable of accurate simulation of delamination growth exhibiting significant fiber-bridging. Also, the numerically-obtained damage evolution with DIC‌ results as a means of verifying the numerical model. Experimental results are presented in the form of DIC images of deformations occurring over the course of mode-II testing as well as a load-displacement curve recorded during testing.

پديده پلزني , كامپوزيتهاي لايه اي , تورق , مدل ناحيه چسبناك , قانون نمايي پسرونده

Fiber-bridging phenomenon , Laminated composite , Delamination , Cohesive Zone Model (CZM) , Regressive exponential softening