مدلسازي فروريزي جاذب انرژي كامپوزيتي تحت بار ضربه اي با بكارگيري روابط آسيب در محيط هاي پيوسته

Simulation of crushing performance of Composite Energy Absorber under impact loading using Continuum Damage Mechanics approach

در اين مقاله فرو ريزي جاذب انرژي تيوب مانند كامپوزيتي تحت بار ضربه اي به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته و شبيه سازي شده است. تيوب مورد نظر، توسط چند لايه المان پوسته ي مقيد شده مدلسازي شده و اثر آغازگر با كاهش پيوسته طول لايه هاي پوسته نسبت به يكديگر در نظر گرفته شده است. شبيه سازي آسيب داخل لايه اي با استفاده از مدل ساختاري برحسب روابط آسيب در محيط هاي پيوسته صورت گرفته كه در آن شكست، مطابق معيارهاي تسليم LaRC03/04 آغاز و با رفتاري خطي در راستاي ماتريس و دوخطي در راستاي الياف، گسترش مي يابد. در اين مدل براي در نظر گرفتن اثرات اندازه مش از قانون پهناي ترك استفاده مي گردد كه در آن انرژي جذب شده بر حسب طول مشخصه المان نرماليزه مي شود. ترك هاي بين لايه اي با اتصال قيد جداشونده ، طبق فرمول بندي نيرو جدايش مدل شده و براي از بين بردن اثرات اندازه مش از معيار طول ناحيه چسبندگي بهره برده شده است. اكثر خواص مكانيكي مورد نياز براي مدلسازي با استفاده از تست هاي استاندارد بدست آورده شده است. براي صحت سنجي نتايج عددي، تست هاي ضربه در دستگاه سقوط وزنه انجام شده است. قطعات به روش تزريق رزين توسط پمپ خلاء ساخته شده و داده هاي خروجي با استفاده از كانال فركانسي كلاس 600 فيلتر شده است. تطابق قابل قبولي بين داده هاي تجربي و مدلسازي بدست آمده است.

This paper details the experimental testing and numerical simulation of crushing performance of laminated composite tube under impact loading. Composite tube is modeled as multiple layers of shell elements and chamfered trigger is accounted for by sequentially reducing the length of the layers. The simulation is performed using a Continuum Damage Mechanics material model for representing the intralaminar behavior in which damage activates according to LaRC03-04 failure criteria and propagates according to a set of linear and bi-linear softening laws. Mesh objectivity is accounted for by incorporating crack band law and regularizing dissipated energy by element characteristic length. Interlaminar fractures are modeled using Tiebreak contact based on traction-separation law while a mesh-independent energy based method, utilizing cohesive zone length criterion, is implemented to effectively simulate the delamination. Most of the laminate properties, required for simulation, are obtained by standard tests. To validate the simulation results, impact tests are performed in drop tower machine. Specimens are made of cross-ply laminate using vacuum assisted resin transfer molding procedure and output data is filtered using channel frequency class 600. A good agreement is achieved between numerical and experimental data.