Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Mohammad Mashayekhi
محمدرضا فروزان (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sayed mohammad reza Hoseini andani
سیدمحمدرضا حسینی اندانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Investigating Residual Bending Strength Of Molded Grating Composite Panel after Impact
Molded gratings are extensively used in different industries such as aerospace, construction and shipbuilding due to their good mechanical properties such as biaxial strength and stiffness and their significant corrosion resistance and high strength-to-weight ratio. These composites are sensitive to the damage caused by the impacts. Low velocity impacts, cause internal damages in the structure and the extent of this damage during next loadings, decreases the strength of the structure, considerably. In this study the strength of molded grating composites against impact loads and their bending residual strength are investigated. For this purpose, molded grating composites were modeled as a unidirectional material except in the intersections where its behavior was modeled as a bidirectional material. Different failure criteria of Maximum stress, Maximum strain, Hashin and modified Hashin with suitable degradation model have been employed with modifications in the VUMAT subroutine that were implemented in the ABAQUS commercial software. Material degradation model for this material was selected for the purpose that numerical analysis matches with the experimental results; therefore, if the damage occurs in any mode, the corresponding reduction in the elastic properties is equal to 5% of the intact material. The low-velocity impact tests were performed on the grating composite panels by using the drop weight tower with two different drop weights of 5.5 kg falling from 1 m height and the drop weight of 10.3 kg falling from 1.07 m and 1.5 m heights. The results showed that the numerical analysis predicts the ultimate force and the slope of load-displacement diagram with a reasonable accuracy and correlate well with the experimental results. The simulation of three point bending test on the intact specimens showed that Maximum stress and strain failure criteria were higher bounds of the inserted force; however, Hashin and Modified Hshin failure criteria were its lower bound. Among investigated criteria, only Hashin criterion was able to predict damaged areas and bending residual strength, accurately. For the case of 5.5 kg drop weight falling from 1 m height, due to the less damage and occurrence of the local damage under the punch area, the ultimate force predicted by the numerical analysis was 19.6% less than the experimental results. For the case of 10.3 kg drop weight falling from 1.07 m and 1.5 m heights, load-displacement curves obtained from both numerical and experimental analysis were in a good agreement and the ultimate force predicted by numerical simulation was about 10% more than experimental results. Keywords: Molded grating composite, Low-velocity impact, Damage, Residual bending strength
دسته ای از مواد مرکب موادی با استحکام و سفتی مخصوص بالا هستند که با این ویژگی ها جایگزین بسیاری از مواد فلزی مانند فولاد و آلومینیوم در صنعت شده اند. اما این مواد به آسیب ایجادشده در اثر ضربه حساس‌اند. ضربه های کم‌سرعت، آسیب داخلی در سازه ایجاد می کنند که با رشد این آسیب در بارگذاری های بعدی استحکام سازه کاهش می یابد. در این تحقیق به بررسی مقاومت کامپوزیت مشبک ریخته گری شده نسبت به بارهای ضربه ای و استحکام خمشی پس‌ازآن، پرداخته‌شده است. برای این منظور رفتار ماده که به‌صورت دو کامپوزیت تک جهته و دو جهته در نقاط تقاطع است مدل گردید. معیارهای پیش‌بینی شروع آسیبِ ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش، هاشین و هاشین اصلاح شده با ایجاد بهبودهایی در وضعیت کاهش خواص در کشش و در فشار براثر هرکدام از حالات آسیب، به زبان فرترن برنامه‌نویسی و در نرم‌افزار آباکوس وارد شد. مدل مناسب کاهش خواص برای این ماده برای رسیدن به نزدیک‌ترین نتایج به آزمون های تجربی انتخاب گردید که میزان نسبت کاهش مدول ماده آسیب‌دیده در اثر کشش و فشار هم در زمینه و هم در الیاف 5 درصد در نظر گرفته شد. آزمون های ضربه روی صفحه ای مشبک براثر سقوط ضربه زن 5/5 کیلوگرمی از ارتفاع 1 متر و 3/10 کیلوگرمی از ارتفاع‌های 07/1 و 5/1 متری انجام شد. نتایج شبیه سازی میزان آسیب درون قطعه را همانند نتایج تجربی به‌خوبی نشان داد. استحکام‌های نیرویی به‌دست‌آمده از شبیه سازیِ آزمون خمش سه نقطه ای برای ماده سالم و ضربه خورده تطابق نسبتاً خوبی با نتایج تجربی داشت. در شبیه سازی آزمون خمش بر روی ماده سالم معیارهای ماکزیمم تنش و کرنش به‌گونه‌ای حد بالایی برای نیروی نهایی و معیارهای هاشین و هاشین اصلاح شده حد پایینی برای نیرویی نهایی بودند. از معیارهای نام‌برده تنها معیار هاشین توانست برای ماده ضربه خورده میزان آسیب و استحکام خمشی پسماند را به‌خوبی پیش‌بینی نماید. برای حالت سقوط ضربه زن 5/5 کیلوگرمی از ارتفاع 1 متر به دلیل آسیب کمتر ماده در شبیه سازی، پس از اعمال آزمون خمش، آسیب محلی در محل تماس سنبه ایجاد گردید و استحکام نیرویی نهایی 20 درصد کمتر از نتیجه تجربی شد. برای سقوط ضربه زن 3/10 کیلوگرمی از ارتفاع 07/1 و 5/1 متر، منحنی‌های نیرو-جابه جایی به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی و آزمون تجربی مطابقت خوبی داشت و خطای استحکام نهایی نیرو در این حالات در حدود 10 درصد و کمتر بود. کلمات کلیدی: کامپوزیت مشبک ریخته گری شده، ضربه کم‌سرعت، آسیب، استحکام خمشی پسماند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی