تاثير نرخ بارگذاري بر چقرمگي شكست مود يك چندلايه هاي كامپوزيتي پليمري

كارشناسي ‌ارشد

در اين پژوهش، تأثير نرخ بارگذاري در محدوده نرخ استاتيكي و شبه‌استاتيكي بر چقرمگي شكست مود I چندلايه‌هاي كامپوزيتي پليمري مورد مطالعه قرارگرفته است. ابتدا مروري از پژوهش‌هاي محققين در زمينه بررسي اثر نرخ بارگذاري در مود يك بر روي رفتار تير دوتايي يك‌سردرگير (Double Cantilever Beam) كامپوزيتي ارايه شد. نتايج آزمايشگاهي محققين نشان مي‌دهد كه عوامل مختلفي همچون روش آزمايش، نوع نمونه، نرخ بارگذاري، زواياي لايه‌چيني و نوع الياف و ماتريس بر روي چقرمگي آغاز شكست و رشد ترك تأثيرگذار مي‌باشد. برخي از محققين به افزايش چقرمگي شكست با افزايش نرخ بارگذاري، تعدادي به كاهش و تعدادي نيز بي‌اثر بودن آن اشاره كرده‌اند. در تحقيق حاضر، از مدل ناحيه چسبناك و قوانين كشش-جدايش جهت بررسي تورق در مود يك استفاده شد. جهت تعيين پارامترهاي ناحيه چسبناك، در 5 گروه نرخ بارگذاري آزمايش‌هاي مختلفي صورت گرفت و چقرمگي شكست هر نمونه استخراج گرديد. براي تعيين نقطه آغاز رشد ترك، طول ناحيه پل‌زني و انرژي شكست رشد ترك در بارگذاري با نرخ‌هاي بالا از تجهيزات مناسب ثبت داده و تصاوير استفاده شد. تصاوير ثبت شده توسط نرم‌افزار تا 1000 فريم بر ثانيه آهسته گرديد و موقعيت مكاني نوك ترك در هر لحظه دقيقاً ثبت شد. جهت تعيين دقيق نوك ترك با استفاده از كد دستوري پردازش تصوير و يك رابط كاربر گرافيكي (Graphical User Interface) ر نرم‌افزار متلب، روشي نوين ابداع گرديد كه داراي دقت قابل قبولي مي‌باشد. سپس قانون پل‌زني الياف و همچنين منحني كشش–جدايش براي هر نرخ بارگذاري با استفاده از چهار پارامتر نيرو، طول ترك، بازشدگي دهانه ترك و بازشدگي محلي نوك ترك، استخراج گرديد. نتايج بدست آمده در تحقيق حاضر نشان مي‌دهد كه با افزايش نرخ بارگذاري تا محدوده 100 ميلي‌متر بر دقيقه چقرمگي شكست بين‌لايه‌اي نسبت به بارگذاري استاتيكي تغييرات محسوسي ندارد. ليكن در نرخ‌هاي بالاتر چقرمگي شكست شروع به كاهش پيدا مي‌كند كه دليل آن كاهش طول پل‌زني و رفتار ترد ماتريس مي‌باشد. با استفاده از نتايج آزمايشگاهي و مدل كشش–جدايش، رشد ترك در تير دوتايي يك‌سردرگير كامپوزيتي شبيه‌سازي شد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه ناديده گرفتن اثر ناحيه پل‌زني در مدل ناحيه چسبناك سبب خطا در پيش‌بيني رفتار قطعه مي‌گردد.

191672

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

دكتر محمود مهرداد شكريه