بررسی تئوری و تجربی رفتار خستگی ساختارهای کامپوزیتی پایه لاستیکی تک جهته خارج از محور با استفاده از مدل غیرخطی پیش بینی عمر

Abstract

هدف اﯾﻦ مقاله، مطالعه رﻓﺘﺎر ﺧﺴﺘﮕﯽ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی با استفاده از روش آنتروپی-خرابی توسعه یافته تحت بارگذاری متناوب تک محوره کشش-کشش می‌باشد. دلیل استفاده از روش آنتروپی-خرابی برای کامپوزیت‌های پایه لاستیکی، قابلیت منحصر به فرد این روش در لحاظ کردن تغییرات دمایی حین فرآیند خستگی و همچنین در نظر گرفتن اثر ویسکوالاستیک ماده در پیش‌بینی عمر خستگی می‌باشد، زیرا لاستیک‌ها به دلیل دارا بودن خاصیت ویسکوالاستیک، افزایش قابل توجه دما در حین بارگذاری را تجربه می‌کنند. رفتار تنش-کرنش ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی دارای تغییرات غیرخطی هستند که بدلیل ماتریس لاستیکی موجود در آنها می‌باشد، در این تحقیق برای تجزیه و تحلیل دقیق رفتار غیرخطی ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی، روش نیوتن-رافسون استفاده می‌شود. آﻧﺘﺮوﭘﯽ ﺷـﮑﺴـﺖ ﺧﺴﺘﮕﯽ، ﮐﻞ آﻧﺘﺮوﭘﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷـﺪه ﺗﺎ ﻟﺤﻈﻪ ﺷﮑﺴﺖ، به عنوان معیار واماندگی نهایی سازه در مدل آنتروپی-خرابی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پارامترهای مادی مورد نیاز با استفاده از آزمایش‌‌های استاتیکی و خستگی بر روی نمونه‌های کامپوزیتی پایه لاستیکی تحت لایه چینی‌های مختلف مشخصه‌یابی می‌شوند. سپس انرژی اتلافی ناشی از رشد خرابی حین فرایند خستگی، انرژی اتلافی به دلیل رفتار ویسکوالاستیک ساختار ماده و تبادل حرارتی از نمونه به محیط محاسبه می‌شوند. در ادامه، نتایج تجربی لایه چینی 4[45] برای اعتبارسنجی مدل آنتروپی-خرابی توسعه یافته شده برای ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی خارج از محور تک جهته، استفاده می‌شود. در نهایت، نتایج تجربی و مدلسازی انرژی هیسترزیس، تغییرات دما و عمر خستگی، برای لایه‌چینی 4[45] در سطوح مختلف تنش و نسبت تنش 0/1 تحت فرکانس ۱ هرتز ارائه می‌شود، مشاهده می‌شود که تطابق خوبی بین نتایج برقرار می‌باشد.