مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی رفتار دینامیکی کامپوزیت‌های تک جهته با استفاده از مدل پلاستیسیته تک پارامتری

نویسندگان
1 دانشیار گروه مهندسی ساخت و تولید/ دانشگاه تبریز
2 دانشجوی دکتری/ دانشگاه تبریز
چکیده
این مقاله به بررسی معادلات بنیادی حاکم بر رفتار دینامیکی کامپوزیت‌های پلیمری خارج از محور در نرخ کرنش‌های مختلف اختصاص دارد. با استفاده از مدل ناهمسانگردی هیل و با در نظر گرفتن فرضیات حاکم بر کامپوزیت‌های لیفی ، مدلی برای بیان رفتار دینامیکی کامپوزیت‌های پلیمری تعمیم داده شد. با استفاده از قوانین شارش و تعریف تنش موثر و با در نظر گرفتن فرضیاتی نظیر اینکه کامپوزیت‌ها در راستای الیاف، رفتار پلاستیک از خود نشان نمی‌دهند، ثوابت موجود در رابطه هیل کاهش یافته و به یک ثابت به نام a_66 تقلیل پیدا کرد که مدل پلاستیسیته تک پارامتری در حالت دو بعدی نامیده شده است. این مدل برای کامپوزیت‌های خارج از محور نیز تعمیم داده شد. برای هر کامپوزیتی با زوایای الیاف مختلف رابطه تنش موثر- کرنش موثر به دست آمد که با انتخاب مناسب ضریب a_66 که به صورت سعی و خطا به دست می‌آید، می‌توان تمام منحنی‌ها را روی یک منحنی مادر تجمیع کرد. با استفاده از این مدل و داده‌های تجربی محققان مختلف در محدوده تست‌های استاتیکی و شبه استاتیکی (در محدوده نرخ کرنش s^(-1)01/0) مدل ویسکوپلاستیسیته‌ای به دست آمده که می‌تواند رفتار کامپوزیت‌های پلیمری را هم در محدوده رفتار استاتیکی و هم در نرخ کرنش‌های بالا (بین s^(-1)400 تا s^(-1)1000) به خوبی تخمین بزند. ضرایب این مدل در نرخ کرنش‌های بالا به روش برون یابی داده‌های موجود در محدوده تست‌های استاتیکی به دست آمد. درستی این مدل توسط داده‌های تست هاپکینسون مورد بررسی قرار گرفته و صحت آنها به اثبات رسیده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of Dynamic behavior of Unidirectional Plies Using One Parameter Plastic Model

نویسندگان English

Behnam Davoodi 1
Ashkan Mahmoud Aghdami 2
چکیده English

In this article constitutive equations on dynamic behavior of off- axis polymer matrix composites in different strain rates were investigated. Using the Hill Anisotropy and assumptions governing in fiber composites, a model was developed to express the dynamic behavior of polymer matrix composites. Using the flow rules and effective stress and assumptions in fiber composites like non plastic behavior of composites in fiber direction, the Hill parameters were omitted and reduced to one namely a_66 parameter. This model was called2D one- Parameter Plastic Model (also it can be developed for 3D composite layers). This model was developed for off axis composites as well. For each composite with different fiber directions, effective stress- effective strain was introduced. With choosing the right value for parameter a_66 by try and error, all the stress- strain curves were collapsed in to one single curve. Using this model and the experimental static and quasi- static results gathered from different authors (in range of〖 0.01s〗^(-1)), a viscoplastic model was obtained which can predict the polymer composite respond both in static and high strain rate tests (between 400 s^(-1) and 700s^(-1)). Constant parameters in high strain rates in this model were calculated through extrapolating the data in the static test rang. The accuracy of this model was investigated and approved by Split Hopkinson Pressure Bar test. The results showed that the visco plastic model can predict the dynamic respond of composite fibers in high strain rates very well.

کلیدواژه‌ها English

Dynamic Behavior
Constitutive equations
Split Hopkinson Pressure Bar test
Viscoplasticity
High strain rate