عنوان
مطالعه عددي رشد آسيب پيشرونده در كامپوزيت‌هاي خود-ترميم شونده مبتني بر الياف توخالي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
يكي از بزرگ‌ترين مشكلات قطعات كامپوزيتي در حين كار، ايجاد و رشد ميكروترك در آن‌ها مي‌باشد. رشد اين ميكروترك‌ها و به هم پيوستن آن‌ها مي‌تواند باعث شكست سازه كامپوزيتي شود. براي حل اين مشكل، محققان به‌خصوص در طي سال‌هاي گذشته تلاش بسياري كرده‌اند تا با ساخت مواد خودترميم‌شونده، ترك‌هاي ايجاد شده را ترميم كنند و مانع شكست كل قطعه شوند. براي ارزيابي اين مواد، آزمون‌هاي مختلفي مانند آزمون TDCB و DCB به‌منظور بررسي ميزان كارايي ترميم در اين قطعات طراحي شده است.
در اين تحقيق، با مدل‌سازي اجزاي محدود آزمون‌هاي TDCB و DCB از جنس كامپوزيت‌هاي خودترميم‌شونده مبتني بر آوند رشد آسيب در آن‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور، المان‌هايي با ضخامت صفر در مسيرهاي پيش‌بيني شده براي رشد ترك تعبيه شدند و طبق معادلات كشش-جدايش دوخطي، خواص و پارامترهاي آسيب به آن‌ها اختصاص داده شد. در ادامه، با بارگذاري اوليه روي مدل‌ها، نتايج رشد آسيب در آن‌ها گزارش شده است. پس از آن، با جايگزين‌كردن المان‌هاي آسيب‌ديده با المان‌هاي سالم و با خواص جديد، پيش‌بيني رفتار ترميم در اين نوع كامپوزيت‌ها انجام شده است. در نهايت، با تغييراتي روي اندازه قطر و فاصله آوندها از هم، تأثير آن بر بيشينه نيرو و انرژي شكست گزارش شد.
نتايج در نمونه TDCB نشان مي‌دهد كه با كوچك‌تر شدن قطر آوندها از 9/0 تا 1/0 ميليمتر، 25 درصد نيروي بيشينه افزايش پيدا مي‌كند. همچنين، با كاهش فاصله آوندها از 5 تا 5/1 ميليمتر، بيشينه نيرو تا 5 درصد كاهش پيدا مي‌كند. علاوه بر اين، نتايج در بررسي نمونه DCB نشان مي‌دهد كه افزايش قابل‌توجهي در نرخ آزادسازي انرژي كرنشي نمونه‌ها با افزايش قطر آوندهاي توخالي اتفاق مي‌افتد. بدين ترتيب، با افزايش قطر آوندها به 680 ميكرومتر، نرخ آزادسازي انرژي كرنشي 790 ژول بر متر مربع گزارش شده است كه نسبت به نمونه معيار، افزايش بالاي 50 درصد داشته است.
شماره ركورد
231274
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
استاد راهنما
حميد بهشتي