بررسي رفتار خرابي كامپوزيت پارچه اي در چارچوب ‏مكانيك خرابي-آنتروپي محيط پيوسته

چكيده كامپوزيت بافته¬شده در مقايسه با كامپوزيت الياف تك¬جهته، داراي هندسه‎¬‎ي پيچيده‌تر به همراه ‏مكانيزم‌هاي خرابي پيچيده‌تري است‎.‎‏ در اين پايان¬نامه علاوه بر مرور سناريوهاي خرابي ممكن در ‏كامپوزيت بافته‌شده، مجموعه¬اي از مدل¬هاي تحليل چندمقياسي كه رفتار غيرخطي كامپوزيت بافت ساده ‏را پيش¬بيني كرده¬اند و مزايا و معايب هر يك، گردآوري‌شده است. ‏ مكانيزهاي خرابي منجر¬به مجموعه‌اي از فرآيند‌هاي بازگشت¬ناپذير ترموديناميكي خواهند شد. آنتروپي را ‏مي¬توان به‌عنوان مقياسي از خرابي سيستم¬ها در نظر گرفت. نتايج تجربي گزارش¬شده نشان مي¬دهند، مواد ‏در فرآيند خستگي كم‌چرخه از لحظه‌ي شروع بارگذاري تا لحظه¬ي شكست، مجموعاً مقدار ثابتي آنتروپي ‏توليد مي¬كنند كه مستقل از شرايط بارگذاري، فركانس بارگذاري و اندازه¬ي بار مي¬باشد. اين مقدار آنتروپي ‏توليدشده، به‌عنوان خاصيتي از ماده در خستگي معرفي مي¬شود. اين مدعا انگيزه¬ي اصلي اين پايان¬نامه ‏قرار گرفت تا ثابت بودن مجموع آنتروپي توليدي در بارگذاري استاتيكي نيز مورد ارزيابي قرار گيرد. بر ‏همين اساس يك مدل پيشرو كه قادر به در نظر گرفتن مكانيزم¬هاي مختلف خرابي است، با مدلي در ‏چارچوب مكانيك خرابي محيط پيوسته در محيط نرم¬افزار متلب بسط داده‌شده است. خواص الاستيك، ‏شروع و رشد خرابي در مقياسي منطبق با فيزيك آسيب و درنهايت رفتار تنش‎-‎كرنش كششي و برشي ‏ماده تا استحكام نهايي پيش‌بيني‌شده است. سپس با توسعه ترم¬هاي توليد آنتروپي براي بارگذاري ‏استاتيكي نشان داده مي¬شود: در كامپوزيت بافت ساده، تحت بارگذاري استاتيكي‎ ‎نيز مانند خستگي، مقدار ‏‏«مجموع آنتروپي توليدشده» تا لحظه‌ي گسيختگي، خاصيتي مادي است. درنتيجه به‌طوركلي مي¬توان ‏گفت با اندازه¬گيري تجربي يا محاسبه‌ي اين مقدار براي يك حالت بارگذاري خاص، مي¬توان آن را به ساير ‏حالات بارگذاري استاتيكي درون¬صفحه¬ي ماده نسبت داد. با توجه به روند مدل¬هاي خرابي محيط پيوسته ‏و ضعف عمومي آن¬ها در تعيين نقطه‌ي گسيختگي نهايي، اين مقدار مي¬تواند به‌عنوان مكملي براي مدل-‏هاي خرابي نيز كاربرد داشته باشد.‏ واژه‌هاي كليدي: كامپوزيت، بافت ساده، مزومكانيك، خرابي محيط پيوسته، روش توليد آنتروپي

193380

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر بيژن محمدي