بررسی اثر ناحیه غنی از رزین بر رشد ترک در هسته‌ی فومی پره کامپوزیتی توربین بادی به روش المان محدود

Abstract

ناحیه‌ی غنی از رزین یکی از عیوب رایج حین فرایند ساخت کامپوزیت‌های ساندویچی در روش تزریق رزین به کمک خلا است. در این مقاله، شبیه‌سازی عددی گسترش ترک در نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی از پره‌ی توربین بادی با استفاده از معیار بسته شدن مجازی ترک و روش اجزای محدود توسعه یافته انجام می‌شود. با در نظر گرفتن سه اندازه‌ی مختلف برای ناحیه‌ی غنی از رزین، اثر ابعاد این ناحیه بر رفتار رشد ترک و واماندگی کامپوزیت ساندویچی بررسی می‌شود. نتایج حل عددی نشان دادند که ترک از زیر غلتک بارگذاری و در ناحیه‌ی زیر پوسته واقع در فوم شروع شده، تا مرکز هسته‌ی فومی رشد کرده و در نهایت با کاهش زاویه، به سمت ناحیه‌ی شیب‌دار در نمونه گسترش یافته و به سطح تماس هسته و پوسته می‌رسد. با استخراج مقادیر فاکتور شدت تنش مشاهده شد که در شروع رشد ترک، مود دوم و در ادامه رشد ترک مود اول به عنوان مودهای غالب شکست هستند. همچنین نتیجه گرفته شد که اضافه شدن ناحیه غنی از رزین با اندازه‌های کم و متوسط به نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی، باعث ایجاد تأخیر در روند خرابی می‌شوند و در صورت زیاد بودن این ناحیه، فرآیند گسترش خرابی را شتاب می‌بخشد و نهایتاً منجر به فروپاشی سریع‌تر سازه می‌شود. در نهایت آزمون خمش چهار نقطه‌ای روی نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی انجام شده و تطابق خوبی بین نتایج حل عددی و تجربی رشد ترک و نمودار بار-جابجایی حاصل شده است.