بررسی عددی و تجربی جدا شدن لایه ها در تیر خمیده کامپوزیتی در مد اول بارگذاری

مزیت های مواد کامپوزیتی به خصوص کم وزن بودن این دسته از مواد، آن ها را از دیگر مواد مهندسی متمایز می کند. در کنار مزیت های قابل توجه مواد کامپوزیتی، باید توجه داشت که این مواد خالی از نقاط ضعف نیستند. یکی از اصلی ترین نقاط ضعف مواد کامپوزیتی مقاومت اندک آن ها در برابر انتشار ترک بین لایه ای یا تورق است. بنابراین برآورد مقاومت این مواد در برابر انتشار ترک بین لایه ها از اهمیت زیادی برخوردار است. از میان سازه هایی که با استفاده از مواد کامپوزیتی ساخته می شوند، تیرهای خمیده به دلیل کاربرد فراوان از اهمیت زیادی برخوردار هستند. موضوع پژوهش حاضر بررسی تجربی و عددی تورق در تیرهای کامپوزیتی با شکل خمیده است. سازه های کامپوزیتی با هندسه خمیده در بسیاری از کاربردهای مهندسی مانند صنایع هوایی، تولید پره های توربین ها و ده ها کاربرد دیگر دیده می شوند. از طرفی به دلیل حساسیت این کاربردها پیش بینی مقاومت ماده کامپوزیتی در برابر انتشار ترک بوجود آمده ضرورت دارد. در این پژوهش با ساخت نمونه هایی با هندسه خمیده و انجام آزمایش dcb بر روی آن ها، در ابتدا نمودارهای نیرو-جابجایی برای نمونه ها با طول ترک متفاوت بدست آمده اند. پس از بدست آوردن داده های تجربی، مقدار نرخ آزادسازی انرژی کرنشی با استفاده از نظریه های موجود در منابع و یک رابطه تحلیلی که در همین پژوهش پیشنهاد شده است، بدست آمده است. در این پژوهش از یک مدل اجزا محدود سه بعدی برای شبیه سازی آزمایش های انجام شده استفاده شده است و مقادیر نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی با استفاده از روش vcct به دست آمده ند. همچنین از مدل ایجاد شده برای بدست آوردن توزبع تنش های بین لایه ای در جبهه ترک استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده آن هستندکه رابطه تحلیلی پیشنهاد شده برای برآورد نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی در سازه هایی با هندسه خمیده مناسب است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نتایج تجربی در سازگاری خوبی با یکدیگر هستند و خطای روش عددی در بسیاری از موارد اندک است.