پيش بيني استحكام خمشي باقيمانده چند لايه هاي فلز- الياف تحت ضربه ي كم سرعت

كارشناسي ارشد

گلارها نوعي از چند لايه¬هاي فلز-الياف¬ هستند كه به¬¬صورت گسترده در صنعت هوايي استفاده مي¬شوند و رويداد ضربه به عنوان يكي از مهم¬ترين عوامل تهديد كننده آن¬ها شناخته مي¬شود. وجود خرابي¬هاي ناشي از فرايند ضربه مي تواند بر استحكام باقي مانده نمونه ضربه ديده اثرگذار باشد. نيروي مقاومت هوا باعث تغيير فرم قابل توجه در بال¬هاي هواپيما مي¬گردد كه باعث ايجاد نيروي خمشي مي¬شود. هدف از اين پژوهش بررسي استحكام خمشي چند لايه¬هاي فلز-الياف¬ پس از ضربه كم¬سرعت به دو روش تجربي و عددي مي¬باشد. در بخش تجربي آزمون ضربه در چهار سطح انرژي ضربه بر روي گلار با لايه¬چيني متعامد [Al/0/90/0/90]_s انجام شده¬ و سپس نمونه¬ها تحت آزمون خمش سه¬نقطه¬اي قرار گرفته است. روش¬هاي متعدد آماده¬سازي سطح فلز براي ساخت چند لايه¬هاي فلز-الياف مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته¬اند. در بخش شبيه¬سازي عددي به منظور استفاده از معيار خرابي سه¬بعدي هشين و مدل توسعه¬خرابي براي شبيه¬سازي آغاز و توسعه¬ي خرابي درون لايه¬هاي كامپوزيتي، زيرروال تهيه شده توسط كاربر ويومت كد¬نويسي شده¬است. نتايج عددي و آزمايشگاهي نشان دهند¬ي اين موضوع هستند كه افزايش سطح انرژي ضربه باعث كاهش استحكام خمشي چند لايه¬هاي فلز-الياف¬ مي¬گردد. لايه آلومينيوم در چند لايه¬هاي فلز- الياف در تحمل بار خمشي نقش بسيار مهمي دارد و رويداد ضربه مي تواند تا حدود زيادي از سهم باربرداري لايه¬هاي آلومينيوم تحت بار خمشي بكاهد و رفتار خمشي چند لايه¬هاي فلز-الياف را به رفتار كامپوزيت¬ها نزديك كند. استحكام خمشي نمونه ضربه¬ديده با انرژي 18 ژول 15 درصد نسبت به نمونه ضربه نديده كاهش داشته¬است و گسترش آسيب الياف و ماتريس به علت وجود خرابي¬هاي ناشي از ضربه سريع¬تر رخ داده است. نتايج عددي بدست آمده تطابق مناسب با نتايج آزمايشگاهي داشته¬اند و تركيب آن¬ها درك روشني از رفتار خمشي گلارها و توالي رخداد خرابي¬ها بعد از ضربه را به وجود آورده ¬است. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ نوري و تصاوير گزار نوري حالت¬هاي خرابي گلارها را در غالب تورق، ترك ماتريس و شكست الياف به خوبي نشان داده و روند گسترش آسيب را مشخص نموده است.

196094

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر فتح اله طاهري بهروز