بررسی مقاومت پسماند محوری-کمانشی تیرهای کامپوزیتی پالترود پس از اعمال بار ضربه ای محوری

مواد مرکب از سالیان پیش به دلیل دارا بودن ویژگی های برجسته ای از جمله نسبت استحکام به چگالی بالا و مقاومت بالا در برابر خوردگی، به عنوان جایگزینی برای برخی از فلزات مانند فولاد و آلومینیوم در بسیاری از صنایع انتخاب شده اند. تیرهای ساخته شده از جنس مواد مرکب از جمله محصولاتی از کامپوزیت ها هستند که در ساخت سازه های ساختمانی، راه سازی، پل ها و ... کاربرد دارند. موضوع ضربه در مواد مرکب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. زیرا در اثر ضربه در ماده مرکب آسیب ایجاد شده و در نتیجه مقاومت آن کاهش می یابد. یکی از انواع ضربه هایی که به تیرهای کامپوزیتی ممکن است اعمال شود، ضربه ی محوری می باشد که کمتر توسط محققان دیگر به آن پرداخته شده است. بررسی استحکام پسماند محوری- کمانشی تیر پس از ضربه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. زیرا در اثر کمانش و ناپایداری ناگهانی تیر، ممکن است کل سازه دچار ناپایداری و فرو ریزش شود. در این تحقیق، تیرهای با مقطع ناودانی از جنس شیشه- پلی-استر و ساخته شده به روش پالتروژن ابتدا تحت ضربه محوری قرار داده شده و سپس مقاومت پسماند محوری- کمانشی آنها پس از اعمال بار ضربه ای اندازه گیری شده است. به جهت بررسی تأثیر ضربه و آسیب ناشی از آن بر مقاومت محوری- کمانشی این تیرها، مقاومت تیرهای سالم مشابه نیز، مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی مسئله در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس و توسط حل گر صریح انجام و برای بررسی شروع آسیب به مقایسه ی چهار معیار ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش، هاشین و هو پرداخته شده است. در کنار این معیارها که از جمله معیارهای ساده و مشهور برای بررسی شروع آسیب در مواد مرکب هستند، از روش رشد آسیب آنی استفاده شده است. برای اعمال مدل آسیب و تعریف رفتار ماده به صورت اورتوتروپیک، از زیربرنامهvumat بهره گرفته شده است. به جهت اعتبارسنجی داده های حاصل از مدل سازی به انجام تست های آزمایشگاهی پرداخته شده، ضمن آنکه مدل سازی و تست های مربوطه برای شرایط مختلفی مورد بررسی قرار گرفته اند. به این ترتیب که تأثیر وزن و ارتفاع ضربه زن و نیز طول تیر در این بررسی ها مورد توجه بوده است. با مقایسه ی نتایج حاصل از مدل-سازی و آزمایش، این نتیجه بدست آمده است که معیارهای ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش و هاشین برای فشار بر تیر سالم، بهترین پیش بینی را از نظر منحنی نیرو- جابه جایی و مود کمانش کرده اند. در حالی که معیار هو با احتیاط بیش از حد، رفتار خوبی برای تیر در فشار پیش بینی نکرده و آسیب را بسیار زیاد در تیر نشان داده است. در مورد فشار پس از ضربه در تیر، معیارهای ماکزیمم تنش و هاشین، رفتارهای نسبتاً مشابه و مطابق با آزمایش را پیش بینی نموده اند. هچنین به کمک تحقیق انجام گرفته در این پایان نامه این دست آورد حاصل شده است که بسته به نوع بارگذاری و ماده ی مورد استفاده باید از معیار مناسب برای مدل کردن آسیب استفاده کرد و سپس به کمک مدل سازی با این معیار مناسب قادر به دستیابی به نتایجی بود که رسیدن به آن ها از طریق آزمایش آسان نباشد. برای نمونه می توان به دستیابی به مود کمانش و شکل مودهای آسیب اشاره نمود.