مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی پیشروی آسیب در ورق‌های کامپوزیتی تحت بار خستگی خمشی

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه زنجان
2 دانشجو
چکیده
در این تحقیق ورق کامپوزیتی تحت بار خستگی ناشی از بار خمشی، با استفاده از تئوری کاهش استحکام مورد مدل‌سازی شده و اثر زاویه‌ی الیاف و چینش لایه‌ها در عمر خستگی آن مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا خیز ورق تحت بار خمشی با استفاده از تئوری ناویر برای شرط مرزی تکیه‌گاه ساده بدست آمده و توزیع تنش در لایه‌های کامپوزیت با استفاده از این حل استخراج شده است. سپس با استفاده از تئوری کاهش استحکام بروتمن و ساها، میزان کاهش استحکام و کاهش سفتی برای هر لایه در هر مرحله از بارگذاری، بدست آمده و مقادیر جدید بدست آمده برای استحکام و مدول هر لایه در سیکل بعدی بارگذاری مورد استفاده قرار گرفته است. این مراحل تکرار شده است تا سرانجام تک‌تک لایه‌ها در راستای الیاف و ماتریس شروع به خستگی و شکست ‌نمایند. در این مرحله از تئوری قاعده‌ی کاهش ناگهانی برای مدل کردن شکست یک لایه از لایه‌های کامپوزیت استفاده شده است. در حل مساله، فرآیند شکست لایه‌ها تا زمان شکست ناگهانی کل ورق کامپوزیتی ادامه می‌یابد. با استفاده از این مدل میزان عمر خستگی تک‌تک لایه‌ها و اثرات شکست یک لایه بر رفتار لایه‌های دیگر تا رسیدن به شکست نهایی کل سازه مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت نتایج عددی عمر خستگی برای ورق کامپوزیتی از جنس گرافیت-اپوکسی با زوایای مختلف و چینش متفاوت لایه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Progressive Damage Analysis of Laminated Composite Plate Subjected to Bending Fatigue

نویسندگان English

Isa Ahmadi 1
Mohammad Khanmohammadi 2
چکیده English

In this paper, a laminated composite plate, which was subjected to bending fatigue load, was modeled based on the strength degradation theory of the composites. Also, effects of the fiber directions in the layers and layer stacking on the fatigue life of the plate were studied. First, the governing equation of the laminate plate in bending was obtained by the Navier theory. Then, by solving the governing equation, the deflection and stresses in the plies of each layer were obtained. Finally, using the Brotman-Sahu strength degradation theory, reduction of strength and stiffness in each layer of the plate in each loading step was determined. The data which were obtained in each step were used to specify the data and material properties of the next solution step. This process was repeated until a fatigue failure in the fiber or matrix began in one or more layer(s). Using the sudden death theory and iteration of the solution process, the final fatigue life of symmetric laminates with various stacking and fiber direction was investigated. In the numerical results, the carbon/epoxy composite laminate with different layer stacking was studied.

کلیدواژه‌ها English

Composite plate
Bending Fatigue Load
Strength degradation Theory
Fatigue Life