عنوان

استفاده از روش میکرومکانیک در تعیین ضرایب مادی مواد مرکب و تحلیل غیر خطی رشد ترک

Number

‭۱۴۹۹۶پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

استفاده از روش میکرومکانیک در تعیین ضرایب مادی مواد مرکب و تحلیل غیر خطی رشد ترک

First Statement of Responsibility

/محسن مسلمی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۵‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکترا

Discipline of degree

مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

Date of degree

‮‭۱۳۹۵/۰۴/۲۷‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

در این پژوهش با استفاده از روش دو مرحله ای میکرومکانیک، رفتار غیر خطی ماده مرکب با چیدمان مختلف لایه ها بیان می شود .در سطح اول این روش، فیبر به صورت یک ماده ایزوتروپیک خطی و ماتریس با مدل پلاستیک غیرخطی رامبرگ-اوزگود بیان می شوند و در نهایت رفتار غیر خطی لایه ی تک جهته کامپوزیتی تعیین می گردد .در سطح دوم با استفاده از تئوری سه بعدی صفحات، رفتار غیرخطی صفحه کامپوزیتی با آرایش دلخواه از چیدمان لایه ها به صورت سه بعدی تعیین می گردد .با انجام یک سری تست های خارج محور، ثابت های معادله رامبرگ-اوزگود برای ماتریس کالیبره شده و صحت مدل میکرومکانیک تأیید شده است .این مدل سه بعدی به صورت یک زیر برنامه در نرم افزار المان محدود ‮‭ABAQUS‬ وارد می شود و پاسخ ماده کامپوزیتی تحت بارگذاری های کششی یکنواخت و خمشی را به روش المان محدود بررسی می کند .با تعریف یک معیار تخریب در مقیاس فیبر و ماتریس و وارد کردن این معیار در مدل میکرومکانیک غیرخطی، تخریب پیش رونده در صفحات سوراخدار مرکب به روش المان محدود بررسی شده است .با استفاده از روش میکرومکانیک در مدل المان محدود، رشد ترک بین لایه ای مواد مرکب تقویت شده با الیاف تحت مود دوم شکست به صورت غیر خطی بررسی می شود .از مدل ناحیه چسب غیرخطی ‮‭PPR‬ برای توصیف رفتار المان های چسب استفاده شده است .جهت کالیبره کردن مدل ‮‭PPR‬ و همچنین تعیین دقت روش عددی، تست های ‮‭ENF‬ بر روی نمونه ها با دو نوع درصد حجمی فیبر و چیدمان لایه انجام شده است .از مدل المان محدود شامل میکرومکانیک سه بعدی و المان های چسب جهت پیش بینی عددی شروع و انتشار ترک بین لایه ای استفاده شده و نتایج این روش با نتایج آزمایش مقایسه شده است .نتایج نشان می دهد که مدل حاضر توانایی تعیین انرژی شکست بین لایه ای در صفحات کامپوزیتی با درصد های مختلف حجمی و چیدمان های مختلف الیاف را دارا بوده و نسبت به روش خطی دقت بالاتری دارد

Text of Note

In this research, nonlinear response of fiber-reinforced laminated composites was determined using micromechanical model. The material modeling procedure has a two-level hierarchical structure. At the first level, fibers are assumed as transversely isotropic and the nonlinear matrix is represented by Romberg-Osgood equation and finally the effective nonlinear stress-strain response of a unidirectional lamina is determined. At the second level, the three-dimensional lamination theory is employed which assembles the lamina within a sublaminate, and delivers the effective stress-strain response of the sublaminate. In order to calibrate the Romberg-Osgood parameters and micromechanical model verification, several off-axis tensile tests were conducted on coupons. The 3-D material modeling procedure was used as a subroutine within commercial finite element software ABAQUS to represent the nonlinear response of composite materials under various boundary conditions. Progressive damage analysis of composite laminate with hole was performed by introducing a damage model in fiber and matrix level. Nonlinear progressive Mode II interlaminar crack propagation was investigated using micromechanical method combined with finite element analysis. In order to model the progressive crack growth, the calibrated PPR cohesive zone model was used. A series of End Notch Flexure (ENF) test were conducted on specimen with two different fiber stacking sequence to calibrate the nonlinear PPR model and verification of numerical analysis precision. Finite element analysis altogether with 3-D micromechanical model and nonlinear cohesive zone model was conducted to predict the interlaminar crack propagation. Numerical prediction results were compared with experimental results. Results show that the present methodology is capable to capture the fracture toughness of composite laminates with different fiber volume fractions and fiber stacking sequences and is more reliable as compared with linear predicting

مسلمی، محسن

دکتر محمدرضا خوشروان آذر، استاد راهنما

دکتر حسن بیگلری، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی