بهبود مدل شکست مود پیچ خوردگی الیاف در مواد کامپوزیت لایه ای تک جهته

thesis
abstract

هدف اصلی در این تحقیق بهبود مدل تنش محور مود شکست پیچ خوردگی الیاف در مواد کامپوزیت تک جهته و ارائه مدل جدیدی بر مبنای کرنش است که بتواند استحکام فشاری و زاویه باند پیچ خوردگی ناشی از مود شکست پیچ خوردگی را پیش بینی نماید. در این راستا مدل دو بعدی و سه بعدی مود پیچ خوردگی الیاف که توسط پینهو بر مبنای اقدامات آرگون و داویلا ارائه شده است، به تفصیل تبیین می شود. مدل مذکور بر اساس ایده ای است که معتقد است مود پیچ خوردگی الیاف از مود میکروکمانش متمایز است و پدیده پیچ خوردگی در اثر شکست ماتریس ایجاد می شود. در این مدل با فرض معلوم بودن مقدار استحکام فشاری ماده و فرض این که شکست ماده در اثر بار محوری در ناحیه ماتریس رخ می دهد، میزان خارج از محوری الیاف در لحظه شکست با استفاده از معیار شکست ماتریس محاسبه می گردد و با بهره گیری از روابط متشکله تنش- کرنش برشی میزان خارج از محوری اولیه الیاف در ناحیه شکست خورده نیز مشخص می شود. میزان خارج از محوری اولیه الیاف به عنوان پارامتر مادی در مدل مذکور و در تحلیل نرم افزاری وارد می گردد. در این مدل پس از شروع آسیب، در هر مرحله از بارگذاری، متغیر آسیب که نقش اساسی در فرآیند پس از شروع آسیب دارد، محاسبه می شود و با استفاده از آن تنش ها در هر مرحله و در صفحه عمود بر راستای الیاف کاهش می یابند. جهت پیاده سازی مدل مذکور در نرم افزار یک زیربرنامه سه بعدی نوشته شده است که با استفاده از آن نتایج عددی مورد نظر بدست می آید. بررسی مدل مذکور و نتایج عددی حاصل از آن نشان می دهد که این مدل در پیش بینی استحکام فشاری و زاویه باند پیچ خوردگی ناشی از مود پیچ خوردگی قابلیت بهبود دارد. لذا در این تحقیق بر مبنای مدل مذکور و با استفاده از زوایای قابل بهبود آن، مدل جدیدی بر مبنای کرنش ارائه می شود. مدل مذکور در مواردی از جمله انتخاب صفحه کاهش تنش ها در اثر آسیب و نحوه محاسبه میزان زوایای الیاف با مدل تنش محور ارائه شده توسط پینهو متفاوت است. این مدل نیز با استفاده از متغیر آسیب و زیربرنامه سه بعدی تهیه شده در نرم افزار، پیاده سازی شده و نتایج عددی مورد نظر استخراج می گردد. جهت بررسی پدیده پیچ خوردگی نیز مجموعه آزمایش هایی بر روی کامپوزیت شیشه- اپوکسی طراحی شده است. نمونه ها بلوک های کوچکی با ابعاد متفاوت و زوایای خارج از محوری 0، 5، 10، 15 و 20 درجه هستند و با فیکسچری که طراحی و ساخته شده است، تحت فشار تک محوره قرار می گیرند. مشاهدات آزمایش نشان می دهد که در فرآیند شکست نمونه های صفر درجه تحت فشار محوری، مودهای مختلف شکست از جمله ورقه شدن، جدایش ماتریس، پیچ خوردگی و شکست الیاف ظاهر می شود. در این نمونه ها باند پیچ خوردگی هم در راستای ضخامت و هم در صفحه کامپوزیت تشکیل می گردد و شکست، فرآیندی آنی و همراه باصدای بلند می باشد. با افزایش زاویه خارج از محوری نمونه ها، مود پیچ خوردگی بر مودهای دیگر غالب می شود به گونه ای که در نمونه های 10، 15 و20 درجه تنها مود شکست پیچ خوردگی ظاهر می گردد و فرآیند شکست نیز کاملا آرام رخ می دهد. این مشاهدات تایید می کند که رفتار برشی ماتریس تاثیر عمده در شکل گیری باند پیچ خوردگی دارد. مقایسه نتایج آزمایش و نتایج تحلیل های عددی حاصل از دو مدل تنش محور و کرنش محور برای استحکام های فشاری و زوایای باند پیچ خوردگی نشان می دهد که هر دو مدل در پیش بینی میزان استحکام فشاری نمونه های صفر درجه ناتوان هستند که این امر می تواند ناشی از مشارکت مودهای مختلف در فرآیند شکست نمونه های مذکور باشد؛ ولی در عین حال توانایی قابل قبولی در پیش بینی استحکام های فشاری و زوایای باند پیچ خوردگی نمونه های 5، 10، 15 و 20 درجه دارند. با این حال به نظر می رسد مدل جدید ارائه شده در این تحقیق نسبت به مدل تنش محور برتری نسبی دارد؛ چراکه علاوه بر سادگی در پیاده سازی، مقادیر استحکام های فشاری و زوایای باند پیچ خوردگی پیش بینی شده توسط آن، به نتایج آزمایش نزدیک تر است و از نظر فیزیکی نیز با فرضیات اولیه نحوه تشکیل باند پیچ خوردگی سازگارتر است.

First 15 pages

Signup for downloading 15 first pages

Already have an account?login

similar resources

بررسی اثر کجی پیش ترک در نمونه آزمایشگاهی DCB در تعیین مود 1 انرژی شکست ترک های بین لایه ای در مواد مرکب تک جهته

در این مقاله هدف بررسی اثر کجی پیش ترک در نمونه آزمایشگاهی DCB در تعیین انرژی شکست بین لایه ای در مواد مرکب تک جهته است. برای نیل به این مقصود،رشد ترک در این نمونه با استفاده از روش اجرای محدود مدلسازی شده و با در نظر گرفتن شکل پروفیل ترک در عرض نمونه،مقادیر نیرو-تغییرمکان-طول ترک برای یک مقدار پیش فرض انرژی شکست بطور عددی محاسبه شده اند. سپس روشهای استاندارد پردازش اطلاعات به این مقادیر عددی ا...

full text

مدل سازی میکرومکانیک شکست مواد مرکب با الیاف تک جهته تحت اثر بارگذاری عرضی

مدل میکرومکانیکی برای تحلیل شکست مواد مرکب تقویت شده با الیاف تک جهته در بارگذاری عرضی ارائه می شود که علاوه بر مدل سازی رفتار غیرخطی زمینه در اثر بارگذاری بیش از حد تسلیم آن، قابلیت مدل سازی عیوب ناشی از جدایش بین زمینه و الیاف و ترک های زمینه را دارد. میکروساختار مواد مرکب با استفاده از سلول های واحد و با فرض متناوب بودن میکروساختار توصیف می شود که در آن الیاف به صورت منظم یا غیرمنظم توزیع شد...

full text

مدل سازی رفتار خستگی کامپوزیت های تک جهته کربن/اپوکسی

در این تحقیق یک مدل جدید خستگی برای پیش بینی عمر خستگی تک لایه های کامپوزیتی تحت بارگذاری خستگی با دامنه ثابت و برای حالت های بارگذاری کششی-کششی و فشاری- فشاری ارائه شده است. مدل ارائه شده یک مدل نرمالیزه بر پایه روش انرژی بوده و از عدد تخریب استاتیکی معیار ساندو (Sandhu) بعنوان یک سنجه جدید خستگی استفاده نموده است. این مدل قادر به پیش بینی عمر خستگی کامپوزیت های تک جهته با جهت های دلخواه، برای...

full text

روش اجزای محدود برای برآورد انرژی شکست مود 1 بین لایه ای در ماده مرکب اپوکسی-شیشه تک جهته با استفاده از داده های آزمایشگاهی

در این مقاله نتایج آزمایش و پردازش اطلاعات برای تعیین انرژی شکست بین لایه ای در مواد مرکب اپوکسی شیشه تک جهته ارائه شده است. در انجام آزمایشات از نمونه های DCB استفاده شده و کلیه آزمایشات شامل آزمایشات خواص مکانیکی و آزمایشات شکست بر طبق آئین نامه استاندارد ASTM صورت گرفته است. روشهای مختلف پردازش اطلاعات برای تعیین انرژی شکست مود 1 مورد استفاده قرار گرفته است. مشاهده شده که دقت اندازه گیری ها ...

full text

بررسی اثر کجی پیش ترک در نمونه آزمایشگاهی dcb در تعیین مود 1 انرژی شکست ترک های بین لایه ای در مواد مرکب تک جهته

در این مقاله هدف بررسی اثر کجی پیش ترک در نمونه آزمایشگاهی dcb در تعیین انرژی شکست بین لایه ای در مواد مرکب تک جهته است. برای نیل به این مقصود،رشد ترک در این نمونه با استفاده از روش اجرای محدود مدلسازی شده و با در نظر گرفتن شکل پروفیل ترک در عرض نمونه،مقادیر نیرو-تغییرمکان-طول ترک برای یک مقدار پیش فرض انرژی شکست بطور عددی محاسبه شده اند. سپس روشهای استاندارد پردازش اطلاعات به این مقادیر عددی ا...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مکانیک

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023