تحلیل خرابی چند‌لایه‌های کامپوزیتی با سوراخ مرکزی با استفاده از مکانیک خرابی محیط‌های پیوسته

Abstract

مدل‌های خرابی مبتنی بر مکانیک خرابی محیط‌های پیوسته در دهه‌های اخیر مورد توجه محققینِ حوزه‌ی خرابی در کامپوزیت‌ها قرار گرفته است. این مدل‌ها با درنظر گرفتن اثرات خرابی روی خواص مکانیکی کامپوزیت مورد بررسی و بدون مدل‌ کردن دقیق هندسه‌ی خرابی، توانسته‌‌ است که طیف وسیعی از مود‌های خرابی، بارگذاری‌ها و لایه‌چینی‌ها را تحلیل کند. این مقاله به تحلیل خرابیِ یک چند‌لایه‌ی کامپوزیتیِ دارای سوراخ مرکزی، با استفاده از مکانیک خرابی محیط‌های پیوسته می‌پردازد. در این مطالعه از مدل خرابی لادووز برای تحلیل خرابی استفاده شده است که در آن کرنش‌های ماندگار و افت سفتی ناشی از وقوع خرابی در چند‌لایه محاسبه می‌شود. این مدل به صورت زیربرنامه تعریف مدل‌های مادی در نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس پیاده شده و تحلیل خرابی برای چهار لایه‌چینی‌ _s[90₂/0₂]، _s[90/0/90/0]، _s[ 45₂- /45₂] و _s[45-/45/90/0] انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل عددی شامل چگونگی رشد و گسترش پارامتر‌های خرابی، کرنش‌های ماندگار و کانتور تنش برای لایه‌چینی‌های مختلف ارائه شده است. علاوه بر این، آنالیز حساسیت نسبت به اندازه سوراخ برای بررسی تاثیر اندازه‌ی سوراخ بر استحکام چندلایه انجام شده و همچنین تاثیر تغییر پارامتر مادی کرنش ماندگار بر اندازه‌ی کرنش‌های ماندگار‌ مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل مشخص شده است که با افزایش قطر سوراخ، استحکام چند‌لایه کاهش پیدا می‌کند و با بزرگ‌تر شدن پارامتر مادی کرنش ماندگار اندازه‌ی کرنش‌های ماندگار عرضی افزایش می‌یابد.