مدل‌سازی عددی رفتار خمشی کامپوزیت‌های هیبرید درون لایه‌ای با استفاده از روش المان محدود

Abstract

در این پژوهش، رفتار خمشی کامپوزیت‌های خالص و هیبرید درون‌ لایه‌ای تقویت شده با الیاف ترد و انعطاف‌پذیر بر مبنای روش المان محدود مدل‌سازی شده است. بدین منظور با استفاده از خواص ابعادی، فیزیکی و مکانیکی، کامپوزیت‌هایی به‌صورت چهار لایه با آرایش تک جهته در نرم‌افزار آباکوس مدل‌سازی و سپس آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای روی آن‌ها شبیه‌سازی شد. در شبیه‌سازی‌های انجام شده، خواص مکانیکی لایه‌های کامپوزیت به‌صورت رفتار غیر خطی (الاستیک-پلاستیک) تعریف شد. برای ارزیابی شبیه‌سازی‌های انجام شده، نتایج حاصل از تحلیل نرم‌افزار با نتایج آزمایش خمش در حالت تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند شبیه‌سازی انجام شده با دقت بالایی قادر به تعیین نیروی خمشی در خیزهای مختلف هستند. به گونه‌ای که حداکثر درصد اختلاف بین نتایج عددی و تجربی در بیشینه نیروی خمش، 7/9 درصد بوده است. همچنین نتایج تحلیل نحوه توزیع تنش در هر لایه از کامپوزیت نشان می‌دهند زمانی که نمونه هیبرید در برابر فرآیند خمش به نقطه تسلیم می‌رسد لایه‌های بیرونی از مقدار بیشینه تنش طولی خود برای مقاومت در برابر خمش استفاده می‌کنند اما در همین زمان لایه‌های میانی حداکثر از 30 درصد ظرفیت خود استفاده می‌نمایند.