شماره ركورد
34591
پديد آورنده
ابوالفضل زارع ابراهيم آباد
عنوان
مطالعه عددي و تجربي چقرمگي شكست ديناميكي كامپوزيتهاي زمينه پليمري با كمك دستگاه فشاري هاپكينسون
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/11/28
استاد راهنما
طاهري بهروز فتح الله
استاد مشاور
اشرفي محمد جواد
دانشكده
مكانيك
چكيده
شناخت خواص و رفتار شكست كامپوزيتهاي زمينه پليمري تحت بارگذاري ديناميكي (نرخ كرنشهاي بالا) همچنان يكي از چالشهاي اساسي در طراحي و پيشبيني عمر سازهها بهشمار ميآيد. با توجه به سطح نرخ كرنش، براي شناسايي خواص مكانيكي ميتوان از روشهاي آزمايش مختلفي مانند دستگاه آزمايش هاپكينسون استفاده كرد. در اين پژوهش، روشي تجربي براي اندازهگيري نمودار مقاومت به رشد ترك در كامپوزيتهاي زمينه پليمري تحت بار فشاري ديناميكي ارائه ميشود. در فرآيند تحليل دادههاي اين روش، از تركيب مفاهيم نرخ آزادسازي انرژي، قانون اثر اندازه و نمودار مقاومت ترك استفاده شده است. در مرحله اول، نرخ آزادسازي انرژي دركامپوزيت با لايههاي متعامد داراي دو ترك لبهاي با استفاده از مدل پارامتري المان محدود تعيين ميگردد. در مرحله دوم، اين نرخ آزادسازي انرژي براي تعريف رابطهاي ميان نمودار مقاومت ترك و قانون اثر اندازه به كار گرفته شده و در نهايت آزموني تجربي بر روي نمونههاي مقياس شده انجام و قانون اثر اندازه به صورت كمي استخراج ميگردد تا آخرين داده مورد نظر براي تعيين نمودار مقاومت ترك فراهم شود. براي اين منظور نمونههاي شيشه/اپوكسي داراي دو ترك لبهاي در شش اندازه مختلف ساخته و مورد آزمايش قرار گرفتند. آزمايشها شامل آزمايش مرجع شبه استاتيكي و آزمايش دستگاه فشاري هاپكينسون در نرخ كرنش ديناميكي 180 بر ثانيه انجام گرديد. نمودار مقاومت ترك در بارگذاري ديناميكي و استاتيكي بر پايه تئوري تحليل شكست شبه استاتيكي استخراج شد. نتايج نشان داد مود اول چقرمگي شكست درونلايهاي پايدار كامپوزيت شيشه/اپوكسي تحت بار فشاري وابستگي زيادي به نرخ كرنش دارد و با افزايش نرخ كرنش، افزايش مييابد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/02
عنوان به انگليسي
Experimental and numerical study of dynamic fracture toughness of polymer matrix composites with split hopkinson pressure bar (SHPB)
تاريخ بهره برداري
2/17/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
ابوالفضل زارع ابراهيم اباد
چكيده به لاتين
Understanding the mechanical properties and fracture behavior of polymer matrix composites under dynamic loading conditions (high strain rates) remains one of the fundamental challenges in structural design and lifetime prediction. Depending on the strain rate level, various experimental techniques, such as the Hopkinson bar apparatus, can be employed to characterize the mechanical properties. In this study, an experimental methodology is proposed for measuring the crack growth resistance (R-curve) of polymer matrix composites subjected to dynamic compressive loading. In the data analysis process, a combination of energy release rate concepts, the size effect law, and the crack resistance curve is utilized. In the first stage, the energy release rate of a cross-ply composite laminate containing two edge cracks is determined using a parametric finite element model. In the second stage, this energy release rate is employed to establish a relationship between the crack resistance curve and the size effect law. Subsequently, experimental tests are conducted on scaled specimens, and the size effect law is quantitatively extracted to provide the final data required for determining the crack resistance curve. To this end, glass/epoxy specimens with two edge cracks were fabricated and tested in six different sizes. The experimental program included a quasi-static reference test as well as dynamic compressive tests using a Hopkinson pressure bar apparatus at a strain rate of 180 s⁻¹. The crack resistance curves under both dynamic and quasi-static loading conditions were derived based on quasi-static fracture mechanics theory. The results indicate that the stable intralaminar Mode I fracture toughness of glass/epoxy composites under compressive loading exhibits a strong dependence on the strain rate and increases with increasing strain rate.
كليدواژه هاي فارسي
دستگاه فشاري هاپكينسون , كامپوزيت هاي زمينه پليمري , اثر اندازه , چقرمگي شكست ديناميكي
كليدواژه هاي لاتين
Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) , polymer matrix composites , size effect , Dynamic fracture toughness
Author
Abolfazl zare Ebrahim abad
SuperVisor
Fathollah Taheri Behrooz