بررسي خواص شكست بين لايه‌اي كامپوزيت‌هاي پليمري تقويت شده با آلياژ حافظه‌دار

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق، اثر استفاده از سيم آلياژ حافظه‌دار (نيتينول) بر رشد تورق مود اول چندلايه هاي كامپوزيتي پليمري تك‌جهته از جنس شيشه/اپوكسي بررسي شده است. با توجه ‌به خاصيت حافظه داري اين نوع آلياژها، به‌كارگيري سيم حافظه‌دار داراي پيش‌كرنش در نمونه و فعال‌سازي آن، باعث القاي نيرو به كامپوزيت مي شود. هدف اصلي در تحقيق حاضر، ارزيابي تأثير نيروي بازگشتي ايجادشده توسط سيم-هاي حافظه دار در بسته نگه داشتن دهانه ترك در تير دولبه يك سرگيردار (DCB) كامپوزيتي تك‌جهته و درنتيجه افزايش چقرمگي شكست نمونه كامپوزيتي است. بدين منظور، مدل‌سازي المان محدود به‌صورت سه‌بعدي در قطعه DCB كامپوزيتي تك‌جهته با استفاده از مدل ناحيه چسبناك (CZM) انجام شد. جهت شبيه‌سازي دقيق رفتار سيم حافظه‌دار، از كد رفتار مادي تعريف‌شده توسط كاربر در نرم‌افزار ABAQUS استفاده شد. در اين شبيه‌سازي، اثر سه پارامتر محل قرارگيري سيم، تعداد سيم و درصد پيش كرنش بر پاسخ بار-جابجايي نمونه DCB مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج عددي، به‌كارگيري 14 سيم داراي پيش‌كرنش 4 درصد در موقعيت نزديك به محل ترك به‌منظور تقويت رشد تورق نمونه DCB كامپوزيتي به‌عنوان طرح بهينه انتخاب شد. رفتار تورق نمونه‌هاي DCB تك‌جهته كه مطابق روش فوق با سيم‌هاي SMA تقويت شده، در مقايسه با نمونه‌هاي فاقد سيم به‌صورت آزمايشگاهي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج آزمايشگاهي حاكي از آن است كه به‌كارگيري سيم‌هاي حافظه‌دار در نمونه‌هاي DCB، منجر به 27 درصد بهبود در چقرمگي شكست حالت پايا و تقريباً 12 درصد افزايش طول ناحيه پل‌زني نسبت به نمونه‌هاي بدون سيم شد، درحالي‌كه در چقرمگي شكست شروع تغيير قابل‌توجهي حاصل نگرديد. مطابقت بالاي نتايج تجربي با پيش‌بيني‌هاي مبتني بر مدل‌سازي عددي نشان‌دهنده صحت و دقت تحليل ارائه‌شده و كارايي روش به‌كارگيري سيم‌هاي حافظه‌دار براي تقويت چندلايه‌هاي كامپوزيتي در معرض تورق است.

205419

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك-طراحي كابردي-مكانيك جامدات

دكتر محمود مهرداد شكريه