آنالیز استحکام یک ماده مرکب لایه‏ای با استفاده از روش قابلیت اطمینان مرتبه اول و تکنیک شاخه و حد

Abstract

مواد مرکب به دلیل کارایی بالا، مقاومت در برابر دماهای بالا، سهولت شکل‌دهی و وزن سبک، به طور وسیعی در سازه‌های مدرن به خصوص در هواپیما و وسایل نقلیه فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. استحکام و احتمال شکست آنها از مهم‌ترین دغدغه‏های مهندسان طراح است. در این مقاله یک سیستم عملی مبتنی بر قابلیت اطمینان جهت تخمین مقاومت نهایی لمینیت‏های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای به دست آوردن قابلیت اطمینان یک لمینیت کامپوزیتی، از روش قابلیت اطمینان مرتبه اول برای محاسبه استحکام هر یک از اجزاء (تک تک لایه‌ها) و برای محاسبه شکست کل سیستم استفاده شده و برای یافتن ترتیب‏های مهم شکست سیستم، از روش شاخه و حد بهره گرفته شده است. در اینجا دو مد خرابی شکست ماتریس و شکست فایبر برای ماده مرکب در نظر گرفته شده است. ابتدا با استفاده از نرم‌افزار المان محدود و با توجه به معیارهای خرابی مربوط به مدهای مورد نظر و با استفاده از روش FORM، شاخص قابلیت اطمینان محاسبه می‌شود و سپس احتمال شکست هر مد در هر لایه از روی شاخص قابلیت اطمینان محاسبه شده و در نهایت با استفاده از روش شاخه و حد، ترتیب‏های مهم شکست به دست می‏آید. مقایسه نتایج شکست برای محاسبه احتمال اولین شکست ماده مرکب با روش مونت کارلو بیانگر دقت در پیش‌بینی مد شکست و تقریب احتمال شکست با دقت قابل قبول است.