مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تنش های بین لایه ای در ورق های مرکب متعامد متقارن با استفاده از نظریه لایه ای

نویسندگان
1 کارشناس ارشد دانشگاه سمنان
2 استادیار دانشگاه سمنان
چکیده
در تحقیق حاضر، یک حل تحلیلی برای محاسبه تنش های بین لایه ای در ورق های مرکب متعامد متقارن طویل، تحت کرنش محوری یکنواخت و بارگذاری حرارتی ارائه شد. ابتدا با انتگرال گیری متوالی از روابط الاستیک کرنش-جابجایی و اعمال قیود فیزیکی حاکم بر الگو های موجود در تغییر شکل این ورق ها، شکل عمومی میدان جابجایی بر مبنای نظریه لایه ای استخراج شد. سپس، با استفاده از اصل حداقل مجموع انرژی پتانسیل، معادلات تعادل استخراج شده و به منظور تعیین میدان تنش سه بعدی در این ورق ها بصورت تحلیلی حل شدند. سرانجام مثالهای عددی مختلفی به منظور تأیید کارایی و دقت نظریه لایه ای در پیش بینی توزیع تنش های بین لایه ای بررسی شد. برای ارزیابی دقت این روش، تنش های بین لایه ای در قالب یک آنالیز سه بعدی المان محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس محاسبه گردید. نتایج عددی مربوطه در توافق خوبی با نتایج نظیر حاصل از نظریه لایه ای می باشد. نتایج نشان می دهد که روش ارائه شده از قابلیت خوبی در پیش بینی تنش های بین لایه ای در مناطق داخلی و تمرکز تنش بالای آنها در نزدیکی لبه های آزاد که عامل تخریب جدایش است، برخورداراست.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Interlaminar stresses in symmetric cross-ply composite laminates using Layerwise theory

نویسندگان English

Morteza Rezvani 1
Ahmad Ghasemi Ghalebahman 2
چکیده English

In this study, an analytical solution is presented to calculate interlaminar stresses in long symmetric cross-ply composite laminates subjected to uniform axial strain and thermal loading. At first, the most general form of layerwise-based displacement field is extracted by a successive integration of elastic strain–displacement relations and imposing the physical restrictions based on deformation patterns of these laminates. The equilibrium equations are then derived by using the principle of minimum total potential energy and solved analytically in order to obtain three-dimensional stress field in the laminated plate. Finally, various numerical examples are investigated in order to validate the efficiency and accuracy of the layerwise theory in predicting the interlaminar stresses. For the assessment of the accuracy of the proposed method, the interlaminar stresses are also calculated within the framework of a 3D finite element analysis using the Abaqus software. The corresponding numerical results are in good agreement with those obtained through the layerwise theory. All results indicate that the presented approaches have a good prediction capability of interlaminar stresses in interior regions of the laminate and theirs high stress concentration near its free edges that can cause delamination failure.

کلیدواژه‌ها English

Interlaminar stresses
Layerwise Theory
Symmetric Cross-Ply Laminate
finite element method
Free-Edges Effects