استحکام باقیمانده صفحات کامپوزیتی تحت بار ضربه ای با سرعت کم

مواد کامپوزیت در برابر مزیت هایشان نظیر سبکی و استحکام بالا مشکلاتی نیز دارند که یکی از آنها حساسیت این مواد به ضربه است ، بنحویکه بر اثر ضربه، در این ساختارها تخریب ایجاد می شود. اولین تاثیر زود هنگام این تخریب ، کاهش استحکام عمومی ساختار (خصوصا استحکام فشاری) می باشد. از این رو بررسی این تاثیرات از اهمیت زیادی برخوردار است . در همین راستا این تحقیق به دو بخش : -1 تحلیلهای تئوریک -2 آزمایشهای تجربی، تقسیم می شود. در بخش تئوریک با استفاده از روش ریتز که روشی نیمه تحلیلی است و همچنین با استفاده از تئوری هرتز، نیروی ضربه و زمان اعمال ضربه در یک صفحه مربعی شکل، محاسبه شده است . سپس با استفاده از تحلیل اجزا محدود مقادیر تنش و سطح تخریب در ناحیه ضربه خورده، برای هر لایه محاسبه گردیده است . تحلیل با دو روش متفاوت یعنی: گذرا و استاتیکی انجام گرفته است . نتایج بدست آمده نشانگر مشابهت تقریبی نتایج تنش این دو تحلیل با یکدیگر می باشد. بعبارت دیگر در ضربه های کم سرعت نیروی اینرسی صفحه در برابر نیروی ضربه اعمال شده چندان قابل توجه نیست . در ادامه، اثر تخریب بر کاهش استحکام و بعبارتی ایجاد تمرکز تنس در نقطه ضربه خورده بررسی شده است . بدین منظور مقادیر مدول در نقطه ضربه خورده بر اساس فرضیاتی، کاهش داده شده و سپس مدلی از نمونه تحت بار فشاری قرار گرفته و مقادیر تمرکز تنش در نقطه تخریب بررسی گردیده است . در ادامه این تحقیق، جهت بررسی جامع تر مودهای تخریب و اثرات اندازه نمونه ها بر مقدار تخریب و بدنبال آن تاثیر سطح تخریب بر کاهش استحکام فشاری، یک سری آزمایشهای ضربه و بدنبال آن آزمایشهای استحکام فشاری انجام گرفته است . نتایج آزمایشهای ضربه، نشانگر تاثیر مهم ایجاد نمونه ها بر مقدارز سطح تخریب می باشد، بطوریکه با این نتایج میتوان ابعاد قطعه آزمایشی را که شرایط واقعی صفحه را شبیه سازی کند، بدست آورد. در این صورت نتایج استحکام باقیمانده در این نمونه ها نیز به شرایط واقعی نزدیک خواهد بود. در آزمایشهای فشاری نیز اثر تخریب و مودهای موثر در کاهش استحکام بررسی شده است ، بطوریکه در بعضی نمونه ها که تخریب چندان مشخصی هم ندارند، کاهش استحکامی تا حدود 33 درصد (انرژی ضربه 17 ژول) و در تخریبهای شدیدتر که با چشم هم دیده می شوند (انرژی ضربه 30 ژول) این استحکام تا 52 درصد هم می رسد. مجموعا با آنچه که از سطح تخریب در این نمونه ها مشاهده شد، می توان گفت که در شرایطی واقعی، هیچ جای نگرانی نسبت به ضربه هایی تا انرژی 20 ژول وجود ندارد.