Skip to main content
SUPERVISOR
سعید ضیائی راد (استاد راهنما) حسین حسینی تودشکی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Abdulreza Kabiri Ataabadi
عبدالرضا کبیری عطاآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1381

TITLE

Improvement of Model of Fiber-Kinking Failure Mode of Unidirectional Laminated Composites
In the present work, a new developed strain based fiber kinking model for unidirectional laminated composites is explained. This model is implemented into a finite element code and the obtained results for glass/epoxy (Type C) ASNA 4197 unidirectional composites are presented and discussed. Experimental investigations on compressive strength and kink band formation are also performed for several specimens with various dimensions and off-axis angles made of the same glass/epoxy prepreg composite material. A special compressive fixture is also made in order to ensure that the specimens are in full contact with the loading machine elements and also to eliminate the potential bending moments. Comparison between the experimental and analytical results indicated that the proposed fiber kinking model and the developed code can be used to predict the compressive strength of laminated composites due to fiber kinking mode. Keywords : fiber; kinking; failure; laminate; composite; specimen.
هدف اصلی در این تحقیق بهبود مدل تنش محور مود شکست پیچ خوردگی الیاف در مواد کامپوزیت تک جهته و ارائه مدل جدیدی بر مبنای کرنش است که بتواند استحکام فشاری و زاویه باند پیچ خوردگی ناشی از مود شکست پیچ خوردگی را پیش بینی نماید. در این راستا مدل دو بعدی و سه بعدی مود پیچ خوردگی الیاف که توسط پینهو بر مبنای اقدامات آرگون و داویلا ارائه شده است، به تفصیل تبیین می شود. در این مدل پس از شروع آسیب، در هر مرحله از بارگذاری، متغیر آسیب که نقش اساسی در فرآیند پس از شروع آسیب دارد، محاسبه می شود و با استفاده از آن تنش ها در هر مرحله و در صفحه عمود بر راستای الیاف کاهش می یابند.جهت پیاده سازی مدل مذکور در نرم افزار یک زیربرنامه سه بعدی نوشته شده است که با استفاده از آن نتایج عددی مورد نظر بدست می آید. در این تحقیق بر مبنای مدل مذکور و با استفاده از زوایای قابل بهبود آن که در فصل پنجم تبیین می گردد، مدل جدیدی بر مبنای کرنش ارائه می شود. مدل مذکور در مواردی از جمله انتخاب صفحه کاهش تنش ها در اثر آسیب و نحوه محاسبه میزان زوایای الیاف با مدل تنش محور ارائه شده توسط پینهو متفاوت است. این مدل نیز با استفاده از متغیر آسیب و زیربرنامه سه بعدی تهیه شده در نرم افزار، پیاده سازی شده و نتایج عددی مورد نظر استخراج می گردد.جهت بررسی پدیده پیچ خوردگی نیز مجموعه آزمایش هایی بر روی کامپوزیت شیشه- اپوکسی طراحی شده است. نمونه ها بلوک های کوچکی با ابعاد متفاوت و زوایای خارج از محوری 0، 5، 10، 15 و 20 درجه هستند و با فیکسچری که طراحی و ساخته شده است، تحت فشار تک محوره قرار می گیرند. مشاهدات آزمایش نشان می دهد که در فرآیند شکست نمونه های صفر درجه تحت فشار محوری، مودهای مختلف شکست از جمله ورقه شدن، جدایش ماتریس، پیچ خوردگی و شکست الیاف ظاهر می شود.با افزایش زاویه خارج از محوری نمونه ها، مود پیچ خوردگی بر مودهای دیگر غالب می شود به گونه ای که در نمونه های 10، 15 و20 درجه تنها مود شکست پیچ خوردگی ظاهر می گردد. این مشاهدات تایید می کند که رفتار برشی ماتریس تاثیر عمده در شکل گیری باند پیچ خوردگی دارد. مقایسه نتایج آزمایش و نتایج تحلیل های عددی حاصل از دو مدل تنش محور و کرنش محور برای استحکام های فشاری و زوایای باند پیچ خوردگی نشان می دهد که هر دو مدل در پیش بینی میزان استحکام فشاری نمونه های صفر درجه ناتوان هستند که این امر می تواند ناشی از مشارکت مودهای مختلف در فرآیند شکست نمونه های مذکور باشد؛ ولی در عین حال توانایی قابل قبولی در پیش بینی استحکام های فشاری و زوایای باند پیچ خوردگی نمونه های 5، 10، 15 و 20 درجه دارند. با این حال به نظر می رسد مدل جدید ارائه شده در این تحقیق نسبت به مدل تنش محور برتری نسبی دارد؛ چراکه علاوه بر سادگی در پیاده سازی، مقادیر استحکام های فشاری و زوایای باند پیچ خوردگی پیش بینی شده توسط آن، به نتایج آزمایش نزدیک تر است و از نظر فیزیکی نیز با فرضیات اولیه نحوه تشکیل باند پیچ خوردگی سازگارتر است. کلمات کلیدی: کامپوزیت، تک جهته، پیچ خوردگی، الیاف،مود، شکست.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی