26012

ارزيابي عمر خستگي پره¬ي كامپوزيتي به روش آسيب پيش‌رونده همراه با المان بين لايه‌اي

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1400/08/30

بيژن محمدي

مكانيك

با توجه به گسترش استفاده از سازه¬هاي كامپوزيتي تخمين عمر اين سازه¬ها از اهميت ويژه¬اي برخورداراست. همچنين به علت بالابود هزينه¬ي آزمون¬هاي تجربي، در اين پژوهش به ارائه و استفاده از روش المان محدود با استفاده از پياده‌سازي مدل¬هاي تحليل خستگي مبتني بر مكانيك محيط پيوسته با درنظرگرفتن نرم شوندگي ماده و المان¬هاي چسبنده، پرداخته‌شده است. اين مدل پياده‌سازي شده شروع و رشد خرابي در قسمت پوسته و ناحيه¬ي بين پوسته و هسته را هم‌زمان مورد تحليل قرار داده¬است. همچنين صحت مدل تركيبي پياده¬سازي¬شده در نرم¬افزار آباكوس با استفاده از نتايج تجربي تائيد شده است. سناريوهاي شروع و رشد خرابي ناشي از خستگي و همچنين عمر سازه براي لايه چيني¬هاي [09] و [0/90/45/-45]s و [02/902/01/2]s از جنس AS4/3501-6 و هسته¬ي فومي به‌دست‌آمده است. با مقايسه¬ي نتايج به‌دست‌آمده مشخص‌شده است علاوه بر اينكه در تمام لايه چيني‌هاي موردبررسي عمر سازه تقريباً برابر با عمر 60 درصد لايه¬هاي پوسته است (و اين موضوع مستقل از لايه چيني است)، رابطه¬اي تعريف‌شده است تا هزينه¬ي آزمون¬هاي خستگي كاهش يابد. به كمك. اين رابطه مي¬توان بعد از واماندگي اولين لايه آزمون خستگي را متوقف كرد و عمر نهايي سازه را پيش¬بيني كرد. همچنين نتايج نشان داده¬اند كه شروع خستگي براي لايه چيني¬هاي بيان‌شده از جدايش بين پوسته و هسته است و سپس لايه¬ها به‌صورت قابل‌توجه دچار خستگي مي¬شوند.

1400/11/16

Fatigue life prediction of composite propeller by progressive fatigue modeling with Interlayer elements

11/21/2022 12:00:00 AM

Due to the widespread use of composite structures, estimating the life of these structures is of particular importance. Also, due to the high cost of experimental tests, in this study, the finite element method is presented and used, using the implementation of fatigue analysis models based on continuous environment mechanics, taking into account the softening of the material and cohesive elements. This implemented model simultaneously analyzes the onset and growth of failure in the shell and the area between the shell and the core. Also, the validation of the hybrid model implemented in Abaqus software has been confirmed using experimental results. Start-up and growth failure scenarios due to fatigue as well as the life of the structure for [09], [0/90/45/-45/01/2]s and [02/902/01/2]s of AS4/3501-6 and a foam core is obtained. By comparing the obtained results, it is determined that in addition to the fact that in all the layers of lay-ups under study, the life of the structure is approximately equal to 60% of the life of the shell layers (and this is independent of the lay-up), a relation is defined to the reduced the fatigue test cost. With the help of this relationship, after the failure of the first layer, fatigue test can be stopped and the final life of the structure can be predicted. The results also show that the onset of fatigue is always from the delamination between the shell and the core for the expressed lay-ups, and then the layers are significantly damaged

پيش¬بيني عمر خستگي , حل المان محدود , المان چسبنده , مكانيك خرابي محيط پيوسته , كامپوزيت

Fatigue life prediction , Composites , Finite element method , cohesive element , continuum damage mechanic