شماره ركورد
33738
پديد آورنده
عليرضا جليلي
عنوان
مدلسازي پديده تورق در سازه هاي كامپوزيتي تحت بارگذاري نوساني با دامنه متغيير
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/6/12
استاد راهنما
اقاي دكتر فتح الله طاهري بهروز
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مكانيك
چكيده
در اين پژوهش، پديده تورق در سازههاي كامپوزيتي تحت بارگذاري خستگي با دامنه متغير، با بهرهگيري از مدل ناحيه چسبناك سهخطي (Trilinear Cohesive Zone Model) و روش اجزاي محدود (Finite Element Method) مدلسازي شده است. با هدف واقعگرايانهتر كردن رفتار مدل، اثر پديدهي پلزني الياف (Fiber Bridging) نيز در تحليل لحاظ شده است؛ چرا كه اين پديده نقش بسزايي در افزايش مقاومت پس از شروع ترك، جذب انرژي بيشتر و كاهش نرخ رشد ترك ايفا ميكند. در بخش روششناسي، معادلات حاكم بر رفتار تورق، معيارهاي آسيب و روابط مكانيكي بهكار رفته در مدل پژوهش حاضر ارائه شدهاست. مدل عددي پيشنهادي در قالب زيربرنامه UMAT در نرمافزار Abaqus پيادهسازي شد و اعتبارسنجي آن با دادههاي تجربي موجود در پژوهش هاي پيشين انجام شده است. نتايج حاصل نشان ميدهد كه تغييرات دامنه بارگذاري تأثير چشمگيري بر نرخ رشد ترك و طول ناحيه پلزني الياف دارد. همچنين، انطباق قابلقبول و نزديك ميان نتايج شبيهسازي عددي و دادههاي تجربي، بهويژه در پيشبيني طول تورق، چقرمگي شكست، و تطابق نمودار نيرو-جابجايي، نشاندهنده دقت و كارايي بالاي مدل توسعهيافته در بازنمايي رفتار واقعي سازه تحت بارگذاري با دامنه متغير است. اين همخواني نتايج، حاكي از بهبود قابلتوجه در كيفيت پيشبينيها و افزايش اعتماد به مدل ارائهشده در شرايط بارگذاري پيچيده است. تحليل نمودارهاي بهدستآمده نشان ميدهد كه تغيير ناگهاني در دامنه بارگذاري، تأثير قابلتوجهي بر رفتار رشد ترك دارد، بهويژه در الگوهاي بارگذاري گسستهاي كه در ادبيات علمي با عنوان بارگذاري دوسطحي(Block Loading) شناخته ميشوند. بهعنوان نمونه، تغيير دامنه جابهجايي از مقدار پايين به بالا يا بالعكس، موجب افزايش يا كاهش محسوس در نرخ رشد ترك ميشود. اين رفتار، حاكي از حساسيت بالاي مكانيسم آسيب به الگوي بارگذاري و توالي اعمال بار بوده و بهوضوح با رفتار مشاهدهشده در شرايط بارگذاري يكنواخت تفاوت دارد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/06
عنوان به انگليسي
Modeling delamination in composite structures under fatigue loading with variable amplitude
تاريخ بهره برداري
9/3/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عليرضا جليلي
چكيده به لاتين
In this study, delamination in composite structures subjected to variable amplitude fatigue loading is modeled using a Trilinear Cohesive Zone Model (CZM) in conjunction with the Finite Element Method (FEM). To enhance the physical realism of the simulation, the effect of fiber bridging is incorporated into the analysis, as it plays a key role in improving post-initiation crack resistance, increasing energy absorption capacity, and reducing the crack propagation rate. In the methodology section, the governing equations for delamination behavior, damage initiation and evolution criteria, and the constitutive relations utilized in the proposed model are presented. The numerical implementation is carried out through a user-defined UMAT subroutine in Abaqus. Model validation is performed using experimental data available in previous studies. The results indicate that variations in load amplitude have a significant influence on the crack growth rate and the extent of the fiber bridging zone. Moreover, the close agreement between the numerical simulations and experimental results particularly in terms of delamination length prediction, fracture toughness estimation, and force–displacement response demonstrates the accuracy and efficiency of the developed model in capturing the actual structural behavior under variable amplitude loading conditions. This agreement between simulation and experimental results reflects a notable improvement in prediction accuracy and enhances confidence in the proposed model under complex loading scenarios. Analysis of the simulation outputs reveals that sudden changes in load amplitude have a significant effect on crack propagation behavior, particularly under discrete loading patterns commonly referred to in the literature as block loading. For instance, a shift in displacement amplitude from a lower to a higher-level or higher to lower-level results in a noticeable increase or decrease in the crack growth rate. This behavior underscores the high sensitivity of the damage mechanisms to the loading history and sequence, and clearly deviates from the response observed under constant amplitude fatigue loading.
كليدواژه هاي فارسي
،بارگذاري خستگي با دامنه متغير، تورق، مكانيك شكست، مدل المان چسبناك سه خطي
كليدواژه هاي لاتين
Variable amplitude fatigue loading, delamination, fracture mechanics, trilinear cohesive element model
Author
Alireza Jalili
SuperVisor
Fathollah Taheri Behrooz