عنوان
تورق در كامپوزيت‌هاي لايه‌اي تحت بارگذاري مود تركيبي I/II با در نظر گرفتن اثرات ناحيه فرآيند شكست
نويسنده اصلي
زهرا دانشجو
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
هدف كلي اين تحقيق، مطالعه تئوري و تجربي رفتار مود تركيبي I/II تورق در كامپوزيت‌هاي لايه‌اي تك‌جهته است. بدين منظور، ابتدا يك تئوري مبتني بر فيزيك رشد تورق جهت پيش‌بيني شروع رشد ميكروسكوپي ترك و زاويه آن در تورق مود تركيبي I/II كامپوزيت‌هاي لايه‌اي توسعه داده شده است. اين تئوري بر مبناي رويكرد چگالي انرژي كرنشي بحراني است كه مزيت آن نسبت به رويكرد فعلي در مشخصه‌سازي رفتار تورق مواد كامپوزيتي كه مبتني بر انجام آزمايش‌هاي شكست بين لايه‌اي مي‌باشد، اين است كه رفتار شكست ماده را در هر نسبت تركيب مود دلخواه تنها با داشتن نرخ انرژي كرنشي بحراني مود I و خواص مادي آن و بدون نياز به انجام آزمايش به طور كامل مشخص مي‌كند. صحت و دقت تئوري ارائه شده ابتدا از طريق مقايسه با نتايج تجربي موجود براي هر دو ماده ايزوتروپيك و اورتوتروپيك ارزيابي شده است. هم‌چنين، با بكارگيري نتايج بدست آمده از رويكردهاي تجربي مختلف صورت گرفته در اين تحقيق از جمله آزمايش‌هاي شكست بين لايه‌اي و هم‌چنين روش انتشار آكوستيك به ارزيابي تئوري در پيش‌بيني رفتار تورق كامپوزيت‌هاي لايه‌اي پرداخته شده است. از آنجا كه ناحيه فرآيند شكست تأثير قابل ملاحظه‌اي بر رفتار تورق كامپوزيت‌هاي لايه‌اي دارد، در ادامه اين تحقيق يك مدل جديد تحت عنوان مدل پل‌زني مايكرومكانيكي مود تركيبي I/II براي محاسبه سهمي از انرژي كه در ناحيه فرآيند شكست توسط پل‌زني الياف تلف مي‌شود، ارائه شده است. جهت پياده‌سازي اين مدل، تنها به يك سري پارامترهاي فيزيكي و مكانيكي مانند خواص الياف، ماتريس و ناحيه بين وجهي در نمونه كامپوزيتي نياز است كه به راحتي از منابع موجود قابل استخراج هستند. به منظور ارزيابي مدل پل‌زني، نتايج آن به صورت سهم انرژي ناحيه پل‌زني الياف با نتايج آزمايشگاهي موجود مقايسه شده است. محاسبه انرژي ناحيه فرآيند شكست از اين جهت بسيار حائز اهميت است كه در ادامه براي اولين بار با در نظر گرفتن سهم آن، يك معيار واماندگي تورق مود تركيبي I/II جديد ارائه شده است. در اين معيار اثرات نرم‌شوندگي ماده به دليل وجود مكانيزم‌هاي چقرمگي در ناحيه فرآيند شكست نوك ترك به صورت يك ضريب آسيب ديده شده است. چقرمگي شكست مود I خالص، خواص مادي و انرژي جذب شده ناحيه فرآيند شكست، به عنوان تنها پارامترهاي لازم براي بكارگيري اين معيار، نقطه قوت ديگر آن است. براي بررسي صحت نتايج حاصل از اين معيار و ميزان كارآيي آن، منحني‌هاي حد شكست مربوطه با نتايج آزمايشگاهي موجود مقايسه شده است. مقايسه نتايج، توافق و سازگاري بالاي اين معيار را با ماهيت شكست ماده كامپوزيتي نشان مي‌دهد.
شماره ركورد
192274
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر مهدي فكور
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك جامدات - طراحي كاربردي
استاد راهنما
دكتر محمود مهرداد شكريه