Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Mohammad Mashayekhi
محمدرضا فروزان (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elham Shahabi Ghahfarokhi
الهام شهابی قهفرخی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387
Damage in polymer matrix composite materials has been formulated in this thesis. The number of model parameters in this formulation has been reduced to the minimum possible one to decrease the number of expensive experimental tests required for setting parameters. To this aim, tensor formulation has been utilized, because the independence of the tensor formulation from the selection of the coordinate system reduces the number of model parameters. Furthermore, the damage evolution rule has been formulated using thermodynamics of irreversible processes, which reduce the number of model parameters needs for setting the damage evolution rule. Using thermodynamically consistent evolution rule requires that the damage surface has been formulated based on the damage energy release rate (DERR) and stress components. Accordingly a novel damage surface with tensor characteristics has been proposed. This new failure criterion has been compared with both the Tsai-Wu and experimental data for a number of composite materials. After the initial assessment of the criterion, it has been used as the damage surface in a damage mechanics formulation using thermodynamically consistent evolution rule. The model has been developed for the general elastic-plastic-damage state. For the present material however, the plastic deformation in glass/polyester pultruded composite beams has been neglected and the formulation has been reduced to the elastic-damage state. This model has been firstly verified for an individual element under three basic loadings, i.e. tensile, compressive and simple shear loadings. Then the model has been used for predicting the damage caused by low-velocity impact loadings. The simulation results predict the damaged region and force-time curve of the impact event in relatively good agreement with the experimental results. Keywords Continuum damage mechanics (CDM), thermodynamics of irreversible processes, low velocity impact
در این رساله به فرمول بندی آسیب برای مواد مرکب زمینه پلیمری با الیاف پیوسته پرداخته شده است. فرمول بندی به گونه ای است که متغیرهای مادی موجود در آن به کمترین تعداد ممکن کاهش یابد، تا استفاده از مدل کمترین وابستگی را به انجام آزمایش های تجربی پرهزینه داشته باشد. برای این منظور اولاً فرمول بندی در فضای تانسوری صورت گرفته است تا با استفاده از خاصیت ناورداییِ فرمول بندیِ تانسوری نسبت به تغییر دستگاه مختصات تعداد متغیرهای مسئله کاهش یابد. ثانیاً از قوانین حاکم بر مبحث ترمودینامیک فرایندهای بازگشت ناپذیر برای تعیین ضابطه رشد آسیب استفاده شده است تا از تعداد متغیرهای مادی مسئله در تنظیم قوانین رشد آسیب کاسته شود. استفاده از روابط سازگار ترمودینامیکی برای رشد آسیب مستلزم آن است که سطح آسیب بر حسب تانسور نرخ رهایش انرژی آسیب و تانسور تنش بیان گردد. از این رو سطح آسیب جدیدی بر این اساس ارائه گردیده که از خاصیت تانسوری برخوردار است. این معیار برای مواد مختلفی با معیار سای-وو و نیز نتایج تجربی مقایسه شده است. پس از ارزیابی اولیه معیار معرفی شده، از آن برای تعیین شروع آسیب در فرمول بندی مکانیک آسیب با رشد آسیب سازگار ترمودینامیکی استفاده شده است. تئوری برای حالت کلی الاستیک-پلاستیک-آسیب توسعه داده شده است، اما برای ماده مرکب مورد استفاده یعنی تیرهای پالترود شده از جنس شیشه/پلی استر از بخش پلاستیک آن صرف نظر و مدل به حالت الاستیک-آسیب تقلیل داده شده است. فرمول بندی حاصل ابتدا برای یک المان تحت سه بارگذاری پایه یعنی کشش، فشار و برش مورد ارزیابی قرار گرفته است و پس از اطمینان از درستی عملکرد آن، این فرمول بندی برای بررسی آسیب ایجاد شده در اثر ضربه کم سرعت به کار گرفته شده است. نتایج حاصل از این بخش، هندسه آسیب و نمودار نیرو-زمان ناشی از ضربه را نزدیک به مقادیر تجربی پیش بینی می کند. کلمات کلیدی: مکانیک آسیب، سطح آسیب، مواد مرکب زمینه پلیمری ، ترمودینامیک فرایندهای بازگشت ناپذیر، ضربه کم سرعت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی