مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی رشد مُد اول تورق در تیر یک‌ سرگیردار دو لبه تک‌جهته با استفاده مدل های ناحیه چسبناک

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، استاد
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
در این تحقیق پدیده شروع و رشد ُمد اول تورق در نمونه تیر دو لبه یک سرگیردار برای دو تیر همسانگرد و کامپوزیتی با استفاده از تحلیل المان محدود انجام شده و تئوری‌های موجود مورد بررسی قرار گرفته است. این تئوری ها بر اساس قوانین کشش-جدایش بوده و از مدل های مختلف مانند خطی، دوخطی و نمایی پیروی می کنند. همچنین تأثیر پارامتر های ناحیه چسبناک (نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی و حداکثر تنش بین لایه ای)، تغییر شکل برشی و پل‌زنی الیاف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند تئوری‌های معرفی شده و تحلیل المان محدود بر پایه مدل‌های کشش-جدایش ذکر شده، از توانایی لازم برای پیش‌بینی شروع و رشد تورق در نمونه کامپوزیتی تک‌جهته با پل‌زنی الیاف برخوردار نیستند. علاوه بر آن نادیده گرفتن ناحیه پل‌زنی در مدل ناحیه چسبناک خطای قابل توجهی در پیش‌بینی رشد تورق در این نمونه‌ها خواهد داشت. لذا در این تحقیق، مدل ناحیه چسبناک دوخطی با درنظر گرفتن قانون پل‌زنی الیاف و انرژی مصرفی در این ناحیه، اصلاح شده و در نرم افزار ABAQUS پیاده سازی شده است. مقایسه نتایج مدل سازی عددی با نتایج تجربی موجود در تحقیقات دیگر نشان می دهد که مدل ناحیه چسبناک توسعه داده شده از هم خوانی خوبی با نتایج تجربی برخوردار است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical analysis of mode I delamination growth in laminated DCB specimens using cohesive zone models

چکیده English

In this research, initiation and propagation of delamination are investigated using finite element analysis and existing theories for isotropic and composite double cantilever beam (DCB) specimens. These theories work based on the well-known traction-separation laws such as linear, bilinear and exponential laws. In addition, the effects of cohesive zone parameters, i.e., critical strain energy release rate and maximum interfacial stress, transverse shear deformations and fiber bridging law are studied. The results show that the introduced theories and finite element analysis based on bilinear cohesive law are not capable to predict initiation and propagation of delamination in unidirectional composite specimen with fiber bridging effect and neglecting this region in CZM cause significant error in prediction of delamination growth. For this purpose, bilinear CZM considering bridging law is modified and implemented in 3D finite element analysis. Comparing numerical results with available experimental data in the literature shows that finite element models based on modified CZM can predict initiation of delamination as well as propagation accurately.

کلیدواژه‌ها English

Delamination
Double cantilever beam
Cohesive zone model
Fiber bridging