بررسی خرابی لوله‌های کامپوزیتی ساخته شده با فرآیند رشته‌پیچی الیاف با روش نشرآوایی

Abstract

به منظور بررسی ویژگی‌های جذب انرژی در سازه‌های کامپوزیتی لازم است تا مکانیزم‌های عملکردی شناسایی شده و میزان تأثیر هر یک در میزان جذب انرژی مشخص شود. در این پژوهش به بررسی رفتار لوله‌های کامپوزیتی تحت بار محوری فشاری با پایش سیگنال‌های نشرآوایی پرداخته می‌شود. برای ساخت لوله کامپوزیتی رشته‌پیچی شده در ابتدا با استفاده از تحقیقات صورت گرفته به تعیین پارامترهای بهینه پرداخته شد. در تعیین پارامترهای بهینه با توجه به وجود عدم قطعیت در تأثیر زاویه پیچش الیاف، از بین محدوه بهینه حد واسط این محدوده یعنی زاویه پیچش 35 درجه انتخاب گردید. سپس برای اطمینان از نتایج تجربی، از روش شبیه‌سازی المان‌محدود و به کارگیری زیرروال وی‌یومت بر پایه معیار گسیختگی هاشین سه‌بعدی استفاده شد. نتایج نشان داد که مد خرابی غالب شکست موضعی برشی و آسیب جانبی بوده که در ابتدا باعث تغییرشکل پلاستیکی نمونه شده و سپس موجب رشد ترک در راستای زاویه پیچش الیاف می‌شود. همچنین بیشترین درصد مکانیزم‌های خرابی به ترتیب ترک‌خوردگی ماتریس، شکست الیاف و جدایش الیاف از ماتریس می‌باشد. در نهایت استفاده از زیرروال توسعه داده شده برای پیش‌بینی رفتار سازه مفید واقع گردید و توانست رفتار لوله کامپوزیتی را حتی بعد از حداکثر نیروی لهیدگی نیز به خوبی پیش‌بینی کند.