مطالعه تجربی و تئوری پدیده خستگی در بدنه کامپوزیتی شناورهای تندرو تحت بارهای دینامیکی

خستگی به عنوان یک پدیده مکانیکی مخرب علاوه بر سازه های زمینی، در سازه های دریایی که تحت تنشهای متغیر هستند مطرح می باشد. بارهای متغیر ناشی از امواج دریا روی بدنه شناورهای کامپوزیتی سبب می گردد که ورق کامپوزیتی بدنه در تنشهایی بسیار کمتر از تنش شکست استاتیک دچار شکست گردد. بررسی رفتار خستگی مواد مرکب با توجه به کاربردهای روزافزون آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. اگر چه مدلهای متعددی برای بررسی پدیده خستگی در مواد مرکب ارایه شده است، اما هنوز دست یابی به مدل مناسبی که بتواند برای ارزیابی عمر و رفتار خستگی در تمام شرایط و برای لامینیت های مختلف بکار رود نیازمند بررسی بیشتر فرایند شکست مواد مرکب و عوامل موثر در آن می باشد. در این پایان نامه در ابتدا مدل میکرومکانیکی ماتریس واسطه به گونه ای اصلاح شده است که بتوان رفتار خستگی مواد مرکب را به کمک آن پیش بینی نمود. استفاده از مدل های میکرومکانیک جهت بررسی خواص مواد مرکب آزمایش های زمان بر و پرهزینه معمول جهت این کار را کاهش می دهد. برای بررسی رفتار خستگی، کاهش سفتی در حین اعمال سیکل بارگذاری مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای ارزیابی تغییرات سفتی دو مدل میکرومکانیک و ماکرومکانیک ارایه شده است که از آنها جهت پیش بینی کاهش سفتی در لایه های با الیاف زاویه دار استفاده می شود. نتایج حاصل از مدل میکرومکانیک برای کاهش سفتی تحت بار خستگی با نتایج حاصل از مدل های ماکرومکانیک سفتی پسماند مقایسه شده اند و همخوانی بسیار خوبی مشاهده شده است. در بخش دیگری از این تحقیق تحلیل دینامیکی یک شناور تحت تاثیر پدیده اسلمینگ در دو حالت بارگذری مختلف انجام شده و مقادیر ماکزیمم تنش و کرنش وارد شده بر سازه استخراج شده است. سپس مقادیر ماکزیمم تنش و کرنش سازه با نتایج تست های خستگی ماده کامپوزیت شیشه /پلی استر موجود در تحقیقات گذشته و همچنین نتایج تست های کشش استاتیک که در آزمایشگاه دانشکده مهندسی کشتی سازی بر روی نمونه کامپوزیت بکار رفته در ساخت بدنه شناور انجام شده است مقایسه و در نهایت استحکام طولی و عمر خستگی سازه شناور بررسی شده است.