ارزیابی کارایی مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی در پیش‌بینی سریع بار شکست نمونه‌های کامپوزیتی دارای شیار VOشکل تحت مود یک
کد مقاله : 1049-IRANCOMP-FULL
نویسندگان:
محمد صادق امیری نیا1، سعید علیرضایی پور2، مجید صفرآبادی فراهانی *3، مجتبی حقیقی یزدی4
1دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
2دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران
3عضو هیات علمی، دانشکده مهندس مکانیک، دانشگاه تهران
4عضو هیئت علمی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران
چکیده مقاله:
به دلیل گسترش کاربرد قطعات کامپوزیتی در صنایع مختلف هوایی، فضایی، دریایی و نظامی به ویژه نمونه‌هایی که دارای انواع مختلفی از سوراخ‌ها و شیارها هستند، ارزیابی ظرفیت تحمل بار این قطعات اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. در مطالعه‌ی حاضر کارایی مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی در پیش‌بینی بار شکست قطعات کامپوزیتی دارای شیار‌های Vشکل با سوراخ انتهایی (شیار VOشکل) تحت بارگذاری مود یک، مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا تعدادی چندلایه کامپوزیتی از جنس شیشه اپوکسی آماده‌سازی شدند. خواص استحکام کششی و چقرمگی شکست بین لایه‌ای نمونه‌ها که برای پیش‌بینی بار شکست مورد نیاز هستند، با استفاده از دو آزمون استاندارد تعیین شد. در ادامه تعدادی نمونه دارای شیار‌ لبه‌ای VOشکل با هندسه‌های مختلف شیار برش داده شدند و با استفاده از آزمون کشش ساده، بار شکست آنها به صورت تجربی تعیین شد. تا کنون بر روی قطعات کامپوزیتی، این نوع از شیارها تعبیه نشده است و در مطالعه حاضر برای اولین بار آزمون‌های تجربی بر روی قطعات کامپوزیتی دارای شیارهای VOشکل انجام شد. برای پیش‌بینی تئوری بار شکست این چندلایه‌ها از مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی استفاده شد که اخیراً به منظور تعیین ظرفیت تحمل بار نمونه‌های شیاردار بدون انجام تحلیل‌های پیچیده مانند مدل آسیب پیش‌رونده یا ارزیابی لایه به لایه معرفی شده است. بر اساس این مفهوم، قطعه‌ی کامپوزیتی با رفتار اورتوتروپیک، با یک قطعه‌ی مجازی ایزوتروپیک معادل گرفته شده و بار شکست این ماده‌ی ایزوتروپیک با استفاده از معیارهای مکانیک شکست شیار محاسبه می‌شود. دو معیار حداکثر تنش محیطی و میانگین تنش محیطی با مفهوم مذکور ترکیب شدند و به کمک شبیه‌سازی المان محدود، بار شکست نمونه‌های آزمایش شده، به صورت تئوری پیش‌بینی شد. در نهایت مشخص شد معیارهای ترکیبی به کار گرفته شده برای پیش‌بینی بار شکست قطعات دارای شیار می‌توانند ظرفیت تحمل بار قطعات دارای این نوع از شیارهای خاص را به سرعت پیش‌بینی کنند. هر دو معیار به کار گرفته شده، پیش‌بینی قابل قبولی از بار شکست ارائه کردند اما معیار تنش متوسط، بار شکست را با دقت بالاتری پیش‌بینی کرد.
کلیدواژه ها:
کامپوزیت-مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی-شیار VO-بار شکست آخرین لایه-معیار میانگین تنش-معیار حداکثر تنش محیطی
وضعیت : مقاله برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است