تعيين عمر خستگي كامپوزيت هاي پايه پليمري تحت بارگذاري فشاري

كارشناسي ارشد

با توجه به كاربرد گسترده مواد كامپوزيتي در صنايع مختلف ازجمله صنايع هوافضايي، صنايع دريايي، صنعت برق و همچنين نقش عمده آن‌ها در ايمني سازه‌ها، به خصوص تحت شرايط بارگذاري نوساني در قطعات صنعتي، نياز به پيش‏بيني عمر خستگي در مواد كامپوزيتي از اهميت بسزايي برخوردار است. به دليل پيچيده بودن فرآيند آسيب خستگي در كامپوزيت‌ها، پيش‌بيني عمر قطعات تحت بارگذاري واقعي و هندسه‌هاي پيچيده بسيار دشوار است. به همين دليل عمده تحقيقات انجام‌شده و مدل‌هاي موجود براي شرايط بارگذاري خاص و هندسه‌هاي ساده ارائه ‌شده‌اند. در اين پايان‌نامه ابتدا به بررسي مدل‌هاي خستگي ارائه‌شده براي كامپوزيت‌هاي لايه‌اي تحت شرايط بارگذاري مختلف پرداخته مي‌شود. در اين‌ بين به‌منظور به كار بردن اين تئوري‌ها در مسائل كاربردي تحت بارگذاري خستگي كشش-كشش، مدل آسيب پيش‌رونده خستگي شكريه و لسارد و مدل طاهري بهروز و شكريه براي لايه چيني متعامد با جزييات بيشتر توضيح داده مي‌شود. بر اساس اين مدل‌ها و با فرض غيرخطي بودن رابطه تنش-كرنش برشي معادلات افت استحكام و پيش‌بيني عمر بازنويسي شده است. سپس به‌منظور شبيه‌سازي اجزا محدود يك كد ماده (يومت) در نرم‌افزار آباكوس نوشته ‌شده است و نتايج مدل اجزا محدود، نمونه كامپوزيتي AS4/3501-6 با لايه چيني 〖[0_4/〖90〗_4]〗_s تحت بار خستگي پين شبيه‌سازي‌ شده و نتايج افت استحكام، افت سفتي و عمر نهايي نمونه در سطح تنش‌هاي مختلف با نتايج تجربي موجود مقايسه شده است. نتايج به‌دست‌آمده از حل اجزا محدود بيانگر پيش‌بيني قابل‌قبول نمودار تنش-عمر، افت سفتي و استحكام در لايه‌هاي مختلف مي‌باشد. براي پيش‏بيني عمر خستگي تحت بارگذاري فشاري نيز با الهام از مدل‌هاي بر پايه انرژي موجود، مدل انرژي نرمال‏شده جديدي ارائه ‌شده است كه توانايي پيش‌بيني عمر خستگي كامپوزيت‏هاي تك‏جهته و چندجهته را دارا مي‏باشد، نتايج حاصله اين مدل با نتايج آزمايش‏هاي خستگي موجود براي ماده كربن-اپوكسي مقايسه شده و دقت پيش‏بيني مدل تاييد شده است.

192718

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

دكتر فتح الله طاهري بهروز