عنوان
پيش‌بيني عمر خستگي چندلايه‌هاي متعامد كربن اپوكسي با در نظر گرفتن اثرات خستگي‌استاتيكي تحت بار چرخه‌اي دامنه ثابت
نويسنده اصلي
سيدسينا ثمره موسوي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
پديده خستگي‌استاتيكي دركامپوزيت‌ها به صورت يك بارگذاري خستگي با نسبت‌تنش1=R فرض شده و معادل با پديده خزش و وابسته به زمان مي‌باشد. در بارگذاري‌هاي چرخه‌اي با ميانگين تنش غيرصفر، اثرات خستگي‌استاتيكي در پاسخ چندلايه كامپوزيتي اثر مي‌گذارد.
هدف اين رساله پيش‌بيني عمر خستگي چندلايه‌هاي متعامد كربن اپوكسي با درنظرگرفتن اثرات خستگي‌استاتيكي تحت بار چرخه‌اي كشش-كشش دامنه ثابت مي‌باشد. از اين رو بر مبناي نتايج تحقيقات موجود در منابع و همچنين مشاهدات تجربي پژوهشگر يك مدل آسيب پيش‌رونده خستگي با درنظرگرفتن اثرات خستگي‌استاتيكي پيشنهاد شده است. به‌اين‌منظور مدل آسيب پيش‌رونده خستگي بر پايه مدل افت تدريجي استحكام لايه‌هاي صفر درجه به عنوان لايه‌هاي بحراني، مدل تنش-كرنش هم‌زمان با افت تدريجي سفتي لايه‌هاي 90 درجه به عنوان لايه‌هاي زيربحراني و همچنين مدل پيش‌بيني عمر وابسته به چرخه و وابسته به زمان براي كامپوزيت تك جهته توسعه داده شده است.
با انجام آزمايش‌هاي شتاب‌يافته خزشي تاثير بارگذاري استاتيكي بر افت تدريجي استحكام الياف لايه تك‌جهته مورد مطالعه قرار گرفت و يك مدل پديده‌شناختي براي پيش‌بيني استحكام باقيمانده خستگي‌استاتيكي (1=R) برحسب مدت زمان بارگذاري براي سطح تنش دلخواه توسعه داده شد. مي‌توان افت استحكام خستگي‌چرخه‌اي با نسبت‌تنش‌هاي دلخواه و افت تدريجي استحكام خستگي‌استاتيكي را به‌وسيله اين مدل پيش‌بيني كرد. براي پيش‌بيني عمر در وضعيت تنش دلخواه، يك مدل عمر تجربي به‌صورت تابعي خطي برحسب نسبت‌تنش (R) با استفاده از منحني‌هاي تجربي عمر خستگي‌چرخه‌اي (0/1=R) و عمر خستگي‌استاتيكي (1=R) در مقياس زمان پيشنهاد شد.
يك مدل تنش-كرنش هم‌زمان براي پيش‌بيني تأثير رفتار وابسته به زمان و وابسته به چرخه بر محاسبه توزيع تنش در هر چرخه بارگذاري خستگي توسعه داده شد. در اين مدل خستگي‌چرخه‌اي به دليل رشد آسيب‌ها منجر به كاهش شيب ابتداي نمودار تنش-كرنش شده و تاثير خستگي‌استاتيكي به شكل غيرخطي‌شدن منحني تنش-كرنش ظهور ميكند.
مدل آسيب پيش‌رونده خستگي با درنظرگرفتن اثرات خستگي‌استاتيكي به‌صورت يك زيرروال ماده در نرم‌افزار اجزامحدود آباكوس يكپارچه شده و امكان تحليل خستگي اجزامحدود براي سازه‌هاي پيچيده را نيز فراهم ميكند. پس از صحت‌سنجي عملكرد اجزا مدل، مدل اجزامحدود توسعه داده شده بر پايه مدل آسيب پيش‌رونده خستگي براي پيش‌بيني عمر چندلايه‌هاي متعامد [0/903]s كربن اپوكسي T300/L20 در دو نسبت‌تنش 0/1 و 0/25 استفاده شد. مقايسه منحني تجربي تنش-عمر خستگي چندلايه متعامد [0/903]s كربن اپوكسي T300/L20 در دو نسبت‌تنش مختلف با نتايج پيش‌بيني شده به‌وسيله مدل اجزامحدود دقت پيش‌بيني 88 و 82 درصدي به ترتيب براي دو نسبت تنش 0/1 و 0/25 به‌دست مي‌آيد كه نشان‌دهنده كارآمد بودن مدل توسعه‌داده‌شده براي پيش‌بيني عمر خستگي با در نظر گرفتن اثرات خستگي‌استاتيكي مي‌باشد.
شماره ركورد
209174
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
استاد راهنما
دكتر فتح اله طاهري بهروز