مدل‌سازي تكامل آسيب ورق كامپوزيتي تحت ضربه‌ي كم سرعت خارج از مركز

Modeling damage evolution of composite laminates under low velocity offcenter impact

در كار حاضر، ضربه كم سرعت عرضي خارج از مركز روي مكان‌هاي مختلف از ورق كامپوزيتي شيشه/اپوكسي به‌صورت تجربي و عددي بررسي مي‌شود. آزمايش‌هاي ضربه كم سرعت توسط دستگاه وزنه افتان صورت مي‌پذيرد و در ساخت نمونه‌هاي كامپوزيتي از روش تزريق به‌كمك خلا استفاده مي‌شود. در شبيه‌سازي رفتار ورق كامپوزيتي تحت ضربه، از نرم افزار المان محدود آباكوس/ صريح استفاده شده و كد‌نويسي آسيب با استفاده از زير‌برنامه وي يو مت انجام مي‌گيرد. به‌منظور توصيف موثر آسيب درون لايه‌اي ورق كامپوزيتي، دو مدل سه بعدي آسيب پيشرونده به‌صورت خطي و نمايي به‌كار گرفته مي‌شود و براي پيش بيني شروع آسيب در لايه‌ها، از معيار تخريب هاشين سه بعدي استفاده مي‌شود. در هر دو مدل‌ ارايه شده، پيشروي آسيب به‌صورت توابعي از انرژي‌هاي شكست، ضمن معرفي طول مشخصه براي المان‌هاي جامد در نظر گرفته مي‌شود. تاريخچه نيرو زمان و بالاترين حد نيروي تماسي در سطوح انرژي ضربه‌ي مختلف و روي سه مكان با مختصات متفاوت روي ورق، براي مقايسه بين نتايج تجربي و عددي ارايه مي‌شوند. علاوه بر بررسي اين نتايج، با قياس شكل و اندازه آسيب پيش بيني شده عددي و مشاهدات تجربي مي‌توان به سودمندي و كارايي روش‌هاي ارايه شده صحه گذاشت.

In the current study, low velocity offcenter impacts of glass/epoxy laminates considering different impact locations are investigated experimentally and numerically. Low velocity impact tests are performed using an instrumented dropweight machine and the composite specimens are formed through the use of the vacuum infusion process. To simulate low velocity impact properties of the composite, the finite element software ABAQUS/Explicit is employed. The damage model is implemented in the FE code by a userdefined material subroutine (VUMAT). In order to effectively describe the progressively intralaminar damage for composite laminates, two threedimensional progressive damage models are presented exponentially and linearly and for predicting damage initiation of composite plates, 3D Hashin’s failure criterion is chosen. Both damage models are established as functions of energy dissipated by damage in addition to introducing the characteristic length for each three dimensional solid element. The contact forcetime histories and peak loads are obtained to compare the numerical and the experimental results at several impact energy levels and three different impact locations of the composite plates. In addition to these achievements, the comparison of the numerically predicted damage pattern and damage size and those observed experimentally can verify the efficiency of the present models