پديد آورندگان :
نيكبخت ، مسعود نويسنده Nikbakht, Massoud , چوپاني، نقدعلي نويسنده ,
چكيده فارسي :
در سالهاي اخير كاربرد مواد مركب در صنايع مختلف از جمله هوافضا و خودرو بسيار افزايش يافته است. در اين ميان، مباحث مربوط به پيشگيري از شكست و خرابي سازه هاي كامپوزيتي نيز، به تبع اين افزايش كاربرد، از توجه خاصي در بين محققين صنايع مختلف برخوردار شده است. به دليل عدم وجود تقويت كننده اي در جهت عمود بر لايه ها و در ضخامت سازه، سازه هايي كه از مواد مركب لايه اي ساخته مي شوند به شدت در معرض خطر هستند. اين خرابي در حقيقت شروع و انتشار ترك هاي بين لايه اي در فصل مشترك دو لايه مي باشد. از آنجا كه كاربرد اصلي اين مواد در ساخت قطعات پركاربرد در صنايع هوافضا است، محاسبه دقيق مقدار آسيب و عمر كاري مفيد باقيمانده در اين سازه ها يا همان دامنه آسيب، از اهميتي حياتي برخوردار است. به منظور محاسبه ميزان آسيب يا عمر باقيمانده قطعه ترك دار، ابتدا بايد خصوصيات شكست آن ماده مشخص باشد. براي تعيين پارامترها و خصوصيات شكست مواد مختلف، آزمايش هاي گوناگوني وجود دارد. آزمايش اصلاح شده آركان يكي از بهترين گزينه هاي موجود تحت بارگذاري مودهاي مختلف داخل صفحه است. در اين پژوهش به منظور كاهش پاره اي هزينه ها و مشكلات ناشي از استفاده از اتصالات چسبي، نمونه اي جديد طراحي شد و با روشي مشابه با روش آركان مورد آزمايش قرار گرفت. پارامترهاي بحراني شكست ماده مركب كربن- اپوكسي كه از پركاربردترين مواد مركب در صنايع هوافضا، خودرو و نظامي است در دماي اتاق با استفاده از كارهاي آزمايشگاهي و مطالعات عددي تعيين شده است. اين پارامترها شامل ضرايب شدت تنش بحراني و انرژي كرنشي بحراني آزاد شده در راس ترك مي شوند. با استفاده از مدل هاي دو بعدي، ضرايب اصلاح هندسي براي دستگاه اصلاح شده آركان محاسبه شده است. با استفاده از ضرايب اصلاح هندسي و بار بحراني شكست، مقادير پارامترهاي بحراني شكست محاسبه و ارايه شده است.
چكيده لاتين :
In recent years, the application of composite materials in aircraft and space vehicle structural components has become increasingly popular. Preventing failure of composite structural systems has been an important issue in engineering design. Due to the lack of through-the-thickness reinforcement, structures made from laminated composite materials and adhesively bonded joints are highly susceptible to failure caused by interfacial crack initiation and growth. The delamination phenomenon in a laminated composite structure may reduce the structural stiffness and strength and redistribute the load in a way that the structural failure is delayed or may lead to structural collapse. As the most application of these materials is in space structures, the failure of a composite structure component can lead to a catastrophic failure of the structure as whole, thus, an accurate quantitative measurement and understanding of damage and determination of remaining useful service life plays a vital role in prediction of failure of such structures. To do so, first, the fracture properties of material should be determined. To calculate these properties, there are several experimental methods. Among them, the modified Arcan test is one of the most apposite methods for in-plane mixed-mode loading condition. In this investigation, a new specimen has been introduced to reduce cost and problems concerning utilization of adhesively. The critical fracture parameters of carbon-epoxy woven laminated composite material, which is of paramount materials in industry, in room temperatures is calculated both with experimental and numerical methods. These parameters include the critical stress intensity factors and critical strain energy release rate on crack tip. The geometric correction factors for modified Arcan test are calculated with a 2D finite element analysis. Finally, the values of critical fracture properties are calculated using these geometric modification factors and critical loads generated via experimental procedure.
