Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
11
1
gregorian
2016
2
1
15
12
online
1
fulltext
fa
بررسی تمرکز تنش در مواد مرکب تک لایه یک جهته با ترک های زاویه دار و دندانه ای
An investigation on the stress concentration factor in unidirectional composite lamina with angled and staggered crack
در این مقاله با استفاده از مدل شیرلگ اصلاح شده و اثر بر هم نهی، به بررسی تمرکز تنش در یک ماده مرکب الیافی تکجهته با ترکهای نامتقارن (زاویه دار و دندانه ای) پرداخته شده است. بر خلاف مدل اولیه شیرلگ، در مدل اصلاح شده فیبر و زمینه هر دو دارای قابلیت تحمل بار کششی میباشند. با استفاده از معادلات تعادل فیبر و زمینه برای یک المان حجمی معادلات تفاضل دیفرانسیلی استخراج و با اعمال شرایط مرزی، معادلات میدان های جابجایی و تنش حل میگردند. با استفاده از روش بر هم نهی برای تک لایهای با تعداد N فیبر و r فیبر شکسته حداکثر تمرکز تنش در نوک ترکهای زاویهدار و دندانه ای محاسبه میگردد. نتایج ضعف مدل اولیه شیرلگ در بررسی دقیق تمرکز تنش در مواد مرکب تک لایه برای مقادیر بزرگتر نسبت مدول الاستیسیته زمینه به الیاف را نشان میدهد. در ماده مرکب شیشه- اپوکسی با ترکهای نامتقارن دندانه ای و زاویهدار در مدل اصلاح شده، بیشینه تمرکز تنش نسبت به ترک همراستا به ترتیب 39 و 43 درصد کاهش مییابد. با افزایش نسبت مدول الاستیسیته زمینه به فیبر، بیشینه ضریب تمرکز تنش در اولین فیبر سالم نوک ترک کاهش مییابد. هنگامیکه نسبت مدول الاستیسیته زمینه به فیبر به سمت صفر میل مینماید نتایج مدل حاضر تطابق خوبی با مدل شیرلگ اولیه نشان میدهد.
In this paper by using of modified shear-lag model and superposition technique, the stress concentration factor in a unidirectional composite lamina with angled and staggered cracks is investigated. Unlike classical shear-lag model, in modified model, both the fiber and matrix are able to sustain axial loads. For a unit cell of fiber and matrix , the differential-difference equations of equilibrium were derived and solved for displacements and stress fields within the lamina. For a total fiber N and row of r, number of break fiber ,by superposition technique, The maximum stress concentration factor of lamina with angled and staggered breaks was calculated. Results show that the classical shear-lag model can not predict the stress concentration factor accurately when value of Matrix-to-Fiber moduli ratio is increased. In glass-epoxy lamina with staggered and angled cracks, the maximum stress concentration factor decreases by 39% and 43%, respectively, versus the aligned fiber breaks. By increasing the Matrix-to-Fiber moduli and Matrix-to-Fiber volume fraction ratios the maximum stress concentration factor decreases. As Em/Ef approaches to zero, results have a good agreement with primary shear-lag model.
تک لایه ماده مرکب,شیر لگ,تمرکز تنش ترک,زاویه دار,دندانه ای
Composite Lamina,Shear-Lag,Modified Shear-Lag,Crack Stress Concentration,Angled,Staggered
472
480
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-1732&slc_lang=fa&sid=15
Saeed
Rahnama
سعید
رهنما
100319475328460059973
100319475328460059973
Yes
دانشگاه بیرجند
Mehdi
maleki
مهدی
ملکی
100319475328460059972
100319475328460059972
No
دانشگاه بیرجند