تعيين عمر خستگي چندلايه هاي كامپوزيتي شبه ايزوتروپيك با توسعه مدلي چند مقياسه در چارچوب مكانيك خرابي

كارشناسي ‌ارشد

با توجه به گسترش روز افزون كاربرد مواد كامپوزيت، ارزيابي صحيح رفتار خستگي اين مواد، نقش بسيار مهمي در طراحي سازه‌هاي كامپوزيتي دارد. ناهمسانگرد بودن اين مواد و نيز وجود مودهاي مختلف آسيب و مكانيزم¬هاي تخريب چندگانه، تحليل خستگي اين مواد را نسبت به فلزها دشوارتر كرده است. از سوي ديگر عوامل بسيار متعددي در رفتار خستگي كامپوزيت¬ها نقش دارند كه لحاظ كردن همه¬ي اين عوامل در يك مدل، كار بسيار پيچيده¬اي است. در پژوهش حاضر، مدلي براي ارزيابي عمر خستگي لايه¬چيني¬هاي شبه ايزوتروپيك، توسعه داده شده است. اين مدل چند مقياسه، بر پايه¬ي مفاهيم مكانيك خرابي محيط پيوسته بنا شده است و از روش آسيب پيش-رونده بهره مي¬گيرد. براي ارزيابي رشد آسيب تحت بارگذاري خستگي، خرابي ايجاد شده را با نگاهي مايكروسكوپيك به آسيب در سطح الياف و ماتريس، نسبت مي¬دهد. با توجه به اين كه در عمل، ايجاد و رشد خرابي در ماده، قبل از اعمال سيكل¬هاي خستگي، و در بارگذاري استاتيكي اوليه نيز وجود دارد، بخش ارزيابي خرابي استاتيكي نيز در اين مدل در نظر گرفته شده است. مدل انتخابي براي اين بخش، مدل خرابي-پلاستيستيه¬ي بابرو است كه خرابي در راستاي جهات اصلي تك¬لايه را بر اساس ديدگاهي در مقياس مزو ارزيابي مي¬كند. در نهايت رويه¬اي براي تجميع خرابي¬هاي استاتيكي مزو و خرابي¬هاي خستگي مايكرو، پيشنهاد شده است. هرچند اجراي مدل بدون در نظر گرفتن نقش آسيب¬هاي استاتيكي، مقادير عمر لايه¬چيني شبه¬ايزوتروپيك كامپوزيت كربن/اپوكسي T300/914 را دست¬بالا پيش¬بيني مي¬كند، اما با افزودن مدل باربرو، مقادير واقع¬بينانه¬تري از عمر خستگي ارائه مي¬دهد. در بخش تحليل استاتيكي، بررسي¬هاي جزئي¬تري نيز بر روي مدل باربرو صورت گرفته است و اصلاحيه¬ها و پيشنهاداتي براي بهبود عملكرد مدل ارائه شده است. با اجراي مدل براي لايه¬چيني¬هاي گوناگون، نقاط قوت و ضعف مدل، مورد بحث قرار گرفته است.

192371

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر بيژن محمدي