Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Reza Gafari nadooshan
محمدرضا فروزان (استاد راهنما) رضا جعفری ندوشن (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mina Karimaghaei
مینا کریم آقائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
The use of composite materials in structural applications ranging from aircraft and space structures to automotive and marine applications instead of conventional materials such as steel and Aluminum, has gained a growing interest. Although advanced composites exhibit desirable properties such as high specific stiffness and strength, temperature and chemical resistance, and relative easy processing, they have a number of limitations. One well known problem of fiber composite materials is their susceptibility to damage which may lead to structural failure under static and fatigue loads. The importance of the damage tolerance problem in composites is reflected in the volume of research publications devoted to this topic. Impact loads that can be applied to the composite structures may be axial, flexural or torsional impact. In this research, the residual flexural and torsional strength of glass-polyester U-beams and L-beams made by hand lay-up method has been investigated. Simulation of the problem has been done in the finite element software ABAQUS/Explicit and in order to investigate damage initiation, the four failure criteria of maximum stress, maximum strain, Hashin and Hou have been compared with each other in flexural impacts and the two failure criteria of maximum stress and maximum strain have been compared in torsional impacts. In addition to these failure criteria, instantaneous damage evolution law has been used. Experimental tests have been performed to validate simulations. By comparing the results of experiments and simulations it was concluded that for flexural impact of U beams, all four failure criteria have had acceptable predictions. But for L beams, Hou criteria have predicted much damage in the beam. Both maximum stress and maximum strain failure criteria have not had predicted the damage after torsional impact precisely. Because of a little inconformity between experiments and simulations. Keywords : Composite materials, Channel section beams, Hand lay-up, L-beams, Flexural impact, Torsional impact, FEM, Subroutine VUMAT
استفاده از مواد مرکب در سازه‌های کاربردی در صنایع مختلف از قبیل صنایع فضایی و هواپیماها، قطعات اتومبیل و سازه‌های دریایی به عنوان جایگزینی برای فلزاتی از قبیل آلومینیوم و فولاد، توجه زیادی را به این موضوع جلب کرده است. با وجود اینکه مواد مرکب خواص مطلوبی مانند نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت حرارتی و شیمیایی زیاد و ساخت آسان دارند اما یکی از معایب این مواد، حساسیت آن‌ها نسبت به ضربه می‌باشد که باعث شکست این سازه‌ها در بارگذاری استاتیکی و خستگی می‌شود. اهمیت مقاومت در مقابل آسیب ضربه‌ای سازه های کامپوزیتی منجر به انجام تحقیقات گسترده در این زمینه شده است. ضربه های وارده به سازه‌های کامپوزیتی ممکن است به صورت محوری، خمشی، پیچشی و غیره باشند. در همین راستا بررسی استحکام پس از ضربه تیرهای ساخته شده از مواد مرکب از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این پژوهش مقاومت خمشی- پیچشی تیرهای با مقطع ناودانی و L شکل از جنس شیشه- پلی‌استر ساخته شده به روش لایه‌چینی دستی پس از بارگذاری ضربه‌ای خمشی و پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است که برای اندازه‌گیری میزان تاثیر ضربه بر این تیرها، مقاومت خمشی- پیچشی پس از ضربه با مقاومت تیرهای سالم مورد مقایسه قرار گرفته است. این مسئله به دو روش عددی و تجربی بررسی شده است. مدل‌سازی مسئله در نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس انجام شده است. برای بررسی شروع آسیب از چهار معیار آسیب ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش، هو و هاشین در خمش و دو معیار آسیب ماکزیمم تنش و ماکزیمم کرنش در پیچش استفاده شده است که به کمک مدل رشد آسیب آنی مدل‌سازی صورت پذیرفته است. برای تعریف رفتار ماده اورتوتروپیک از زیربرنامه VUMAT بهره گرفته شده است. برای اعتبارسنجی مدل‌سازی به انجام تست‌های آزمایشگاهی بر روی تیرهای با مقطع ناودانی و L شکل به طول 30 سانتی‌متر پرداخته شده است. نتیجه به دست آمده از آزمایش‌ها و مدل‌سازی‌ها نشان دادند که این چهار معیار در خمش جواب‌های قابل قبولی برای تیر با مقطع ناودانی ارائه دادند اما برای تیر L شکل معیارهای ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش و هاشین نتایج نزدیک‌تری به نتایج تجربی داشتند. هم‌چنین برای پیچش در تیر با مقطع ناودانی و L شکل، بین نتایج حاصل از دو معیار ماکزیمم تنش و ماکزیمم کرنش با نتایج تجربی مقداری خطا وجود داشت که به خاطر تفاوت اندک نحوه مدل‌سازی و نحوه انجام آزمایش بود اما نتایج معیار ماکزیمم تنش تطابق بیشتری با نتایج تجربی داشت. کلمات کلیدی: ماده مرکب، آسیب، تیر با مقطع ناودانی، لایه‌چینی دستی، تیر L شکل، ضربه خمشی، ضربه پیچشی، تحلیل اجزاء محدود، زیربرنامه VUMAT

ارتقاء امنیت وب با وف بومی