تعيين فاصله مشخصه كششي در چندلايههاي كامپوزيتي بافته شده ناچدار با روش خرابي پيش رونده

Tensile characteristic length determination of notched woven composite laminates by means of progressive damage analysis

تحليل قطعات كامپوزيتي ناچدار در يك سازه به دليل وجود تمركز تنش بالا با رفتار نامعين، امري ضروري است. در اين تحقيق از روش خرابي پيش رونده براي پيش‌بيني واماندگي در قطعات ناچدار كامپوزيتي بافته شده شيشه/ اپوكسي كه تحت بارگذاري كششي مي باشند، استفاده شده است. تحليل تنش و بررسي اثرات اندازه قطر سوراخ بر آن، با دو روش تحليلي و عددي انجام شده است. با توسعه يك زيرروال يومت (UMAT) در نرم‌افزار المان محدود آباكوس، استفاده از روش خرابي پيش رونده سه بعدي امكان پذير شده است. به دليل عدم وجود معيار واماندگي مشخص براي كامپوزيت هاي بافته شده، از معيارهاي واماندگي تنش بيشينه، يامادا- سان و ساي- وو براي پيش‌بيني شروع خرابي استفاده شده است. دو روش كاهش خواص ناگهاني و بازگشتي در بحث گسترش خرابي به كار رفته و فاصله مشخصه كششي با روش خرابي پيش رونده و بدون نياز به آزمايش محاسبه شده است. مقايسه نتايج عددي با نتايج آزمايشگاهي، مطابقت خوبي را نشان مي دهد. در پايان با استفاده از فاصله مشخصه كششي به دست آمده از روش خرابي پيش رونده، امكان تعيين ضريب اطمينان در اتصالات كامپوزيتي به منظور طراحي بهينه فراهم شده است.

The analysis of notched composite parts in a structure due to the existence of high stress concentration and undetermined behavior is an exigent issue. In this research, the progressive damage analysis has been applied to predict the failure of notched woven glass-epoxy composite laminates under tensile loading. Stress analysis and investigation of the effect of the hole size on it have been performed by the analytical and numerical methods. Developing a UMAT in the ABAQUS finite element package has made the utilization of the 3D progressive damage analysis feasible. Max. Stress, Yamada-Sun and Tsai-Wu failure criterions have been implemented to predict the damage initiation due to the absence of significant failure criteria for woven composites. Instantaneous and recursive property degradation methods have been used to simulate the damage propagation. The tensile characteristic distance has been computed without any experiments. The comparison of stress and failure analysis with experimental results shows good agreement. Finally, using tensile characteristic length obtained by progressive damage method, the possibility of safety factor determination in the composite joints for optimum design has been provided.