شماره ركورد
33905
پديد آورنده
سعيد باقرپور كاسب
عنوان
مطالعه عددي و تجربي تأثير تورق ناشي از سوراخكاري بر افت ظرفيت بارپذيري خمشي چندلايههاي كامپوزيتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
دكتر فتح اله طاهري بهروز
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
يكي از مسائل مهم در رفتار مكانيكي چندلايههاي كامپوزيتي تورق ناشي از سوراخكاري است كه ميتواند تأثير زيادي بر استحكام و عمر كاري اين مواد داشته باشد. به لحاظ اينكه سوراخكاري اغلب براي نصب تجهيزات و اتصالات در سازههاي كامپوزيتي لازم است و تورق ايجادشده ميتواند منجر به كاهش قابلتوجه استحكام سازه شود، بررسي اين پديده از اهميت بالايي برخوردار است. با توجه به خلاء مرجع در بررسي چگونگي تأثير تورق بر كاهش ظرفيت بارپذيري خمشي در كامپوزيتها، به ويژه كامپوزيتهاي بافته شده، تحقيق و مدلسازي دقيق براي درك و پيشبيني اين سازوكار، امري اجتنابناپذير است. از اين جهت، در اين پاياننامه از دو روش عددي و تجربي براي بررسي تأثير تورق ناشي از سوراخكاري بر افت ظرفيت بارپذيري خمشي چندلايههاي كامپوزيتي بافتهشده از جنس شيشه/اپوكسي استفاده شده است. در روش تجربي براي تفكيك اثر تورق ناشي از سوراخكاري، از اثر وجود خود سوراخ بر افت ظرفيت بارپذيري خمشي كامپوزيتها، نمونهها تحت دو فرايند سوراخكاري مختلف ماشينكاري شدند. بهطوريكه در يك فرايند، نمونهها تقريبا بدون تورق بودند. ولي در فرايند ديگر تورق زيادي در نمونهها رخ داد. در بخش عددي، از روش مدلسازي در مقياس مزو بهره گرفتهشد تا رفتار ساختاري و مكانيكي مواد با دقت بيشتري تحليل گردد. مدلسازي عددي در اين زمينه به ندرت به كار گرفته شده است. در حالي كه استفاده هدفمند از اين روش ميتواند منجر به كاهش هزينه و بهينه شدن طراحي گردد. در اين مدلسازي براي طراحي هندسه يارنها و رزين از نرم افزار تكسجن، براي تحليل مدل از حلگر صريح نرم افزار آباكوس و براي تعريف كردن خواص مواد از يك زيربرنامه ويومت استفاده شد تا مدلسازي در شرايطي نزديك به واقعيت انجام شود. نتايج روش تجربي نشانداد كه وجود سوراخ باعث كاهش 21.4 درصد در ظرفيت بارپذيري نمونههاي سوراخدار بدون تورق و كاهش 26.6 درصد در ظرفيت بارپذيري نمونههاي سوراخدار حاوي تورق شد. مقايسه نتايج دو روش تجربي و عددي نشان داد كه روش مدلسازي در مقياس مزو نتايج آزمايشگاهي را با ميانگين خطا 2 درصد براي بار بحراني، 1.4 درصد براي انحراف در لحظه شروع آسيب، 1.8 درصد براي انحراف در شكست نهايي و 5.8 درصد براي انرژي شكست جذبشده، پيشبيني ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/12
عنوان به انگليسي
Numerical and Experimental Study on the Effect of Drilling-Induced Delamination on the Reduction of Flexural Load carrying Capacity in Composite Laminates
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سعيد باقرپوركاسب
چكيده به لاتين
Drilling-induced delamination is a critical issue concerning the mechanical response of composite laminates, which can significantly affect the strength and service life of these materials. The study of this phenomenon is highly important because drilling is frequently necessary for the installation of equipment and fasteners in composite structures, and the resulting delamination can lead to a considerable decrease in structural integrity. Given the research gap regarding the specific influence of delamination on the reduction of flexural Load carrying capacity in composites, particularly woven composites, accurate research and modeling are imperative for understanding and predicting this mechanism. Consequently, this thesis employs both numerical and experimental methods to investigate the effect of drilling-induced delamination on the reduction of the flexural Load carrying capacity of woven Glass/Epoxy composite laminates. In the experimental phase, specimens were machined using two distinct drilling processes to isolate the effect of drilling-induced delamination from the effect of the hole itself on the reduction of the composite’s flexural capacity. One process resulted in samples that were virtually delamination-free, while the other yielded samples with significant delamination. In the numerical section, the meso-scale modeling approach was utilized to analyze the structural and mechanical behavior of the material with greater precision. Numerical modeling at this scale has been infrequently employed in this specific field; however, the targeted application of this method can lead to cost reduction and optimization of design. For this purpose, TexGen software was used to design the geometry of the yarns and the resin matrix. The analysis was performed using the Abaqus explicit solver, and material properties were defined through a VUMAT subroutine to ensure the modeling was conducted under realistic conditions. The results of the experimental method indicated that the presence of the hole led to a 21.4% reduction in the Load carrying capacity of the drilled, delamination-free specimens, and a 26.6% reduction in the Load carrying capacity of the drilled specimens containing delamination. Comparing the experimental and numerical findings demonstrated that the meso-scale modeling method accurately predicts the laboratory results with an average error of 2% for the critical load, 1.4% for the deviation at the onset of damage, 1.8% for the deviation at ultimate failure, and 5.8% for the absorbed fracture energy.
كليدواژه هاي فارسي
كامپوزيت پايه پليمر , كامپوزيتهاي بافتهشده , تورق ناشي از سوراخكاري , مدلسازي عددي در مقياس مزو , آزمون خمش چهار نقطهاي , تأثير تورق بر ميزان افت بارپذيري
كليدواژه هاي لاتين
Polymer matrix composites , woven composites , delamination caused by drilling , mesoscale numerical simulation , four-point bending test , effect of delamination on load carrying capacity reduction
Author
Saeed Bagherpour Kasseb
SuperVisor
Dr. Fathollah Taheri Behrooz