بررسی پیشروی آسیب در ورق‌های کامپوزیتی تحت بار خستگی خمشی

Abstract

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.