پيش‌بيني تجربي رفتار شكست چندلايه‌هاي كامپوزيتي پوسته بال حاوي جدايي بين لايه‌اي

كارشناسي ارشد

مواد كامپوزيتي علي¬رغم تمام مزايايي كه نسبت به ساير مواد رايج دارند، ساختار فيزيكي و رفتار مكانيكي به‌مراتب پيچيده¬تري از خود نشان مي‌دهند كه اين عوامل، به¬كارگيري آن‌ها را با محدوديت¬ها و مشكلاتي روبرو مي¬سازد. در اين پژوهش هدف، بررسي تأثيرات مكانيزم هاي اتلاف و جذب انرژي يا به عبارتي مكانيزم هاي سخت‌شوندگي و نرم شوندگي اعم از رشد زيگزاگي ترك، پل¬زني الياف، چسبندگي الياف و رزين و... و همچنين بررسي عوامل مختلف تأثيرگذار بر نرخ رهايي انرژي كرنشي مانند دماي محيط و دماي پخت نمونه‌ها مي‌باشد. در كوشش حاضر، بررسي‌ها به چند بخش تقسيم شده است. بخش اول به بررسي تأثير طول ترك‌هاي اوليه متفاوت، بر نرخ رهايي انرژي كرنشي پرداخته و نمونه‌هايي از جنس شيشه/اپوكسي با سطح مشترك 90//0 با استفاده از آزمايش DCB براي اين بخش در نظر گرفته شده¬است. در بخش بعدي به تأثير دماي پخت نمونه‌ها بر نرخ رهايي انرژي كرنشي پرداخته شده¬است. بخش سوم اين پژوهش به بررسي تأثير سطح مشترك‌هاي متفاوت بر نرخ رهايي انرژي كرنشي با لايه چيني [0_5/θ/0_6] كه θ در آن زواياي 0، 30، 45و 90 درجه را شامل مي‌شود، اختصاص داده شده¬است. بخش چهارم به بررسي تغيير لايه چيني در يك نمونه كامپوزيتي كربن/اپوكسي پرداخته و تأثير آن بر نرخ رهايي انرژي كرنشي بررسي شده¬است. نهايتاً در بخش آخر اين پژوهش به تأثير مدل‌هاي مختلف ساخت پنل هاي ساندويچي از جنس كربن با هسته لانه‌زنبوري پرداخته و ناحيه شروع جدايش با دو آزمايش كشش و برش در آن‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. در تمامي اين مراحل و بررسي‌ها نمودار بار-جابجايي استخراج‌شده از آزمايش‌هاي تجربي با تحليل نرم‌افزاري موردبررسي قرار گرفته¬است. با توجه به تست‌هاي آزمايشگاهي طي اين پژوهش، مي‌توان گفت كه هرچه زاويه الياف در فصل مشترك افزايش يابد، مقدار نرخ رهايي انرژي كرنشي بين¬لايه¬اي افزايش خواهد يافت. به‌طوركلي مي‌توان گفت كه لايه چيني [0_5/90/0_6] نسبت به لايه چيني[0_12] ،GIc بالاتري دارد و دليل اين بيشتر بودن را مي¬توان به وجود مكانيزم رشد زيگزاگي ترك ربط داد كه در لايه چيني با فصل مشترك صفر درجه اين مكانيزم رخ نمي‌دهد. همچنين مشاهده مي‌شود كه طول ناحيه پل‌زني در لايه چيني با فصل مشترك صفر درجه از باقي لايه چيني‌ها بيشتر است زيرا الياف هم‌راستا با يكديگر بيشتر در ارتباط هستند. با نتايج به‌دست‌آمده در تست نمونه كامپوزيتي كربن/اپوكسي پي برده شد كه تغيير در لايه چيني نمونه‌ها نيز مي‌تواند بر نرخ رهايي انرژي كرنشي اثرگذار باشد. در بررسي بخش آخر نتيجه گرفته شد كه يكي از بهترين راه‌ها براي ساخت پنل هاي ساندويچي، استفاده از روش ساخت سه مرحله‌اي است كه در اين صورت جدايش از وسط هسته يا همان لايه‌ي لانه‌زنبوري رخ مي دهد كه بهترين حالت ممكن است.

195720

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي هوافضا-سازه هاي هوايي

بيژن محمدي