بررسي تأثير زاويۀ‌ بافت بر روي بار بحراني كمانش كامپوزيت‌هاي تقويت‌شده با بريد چندلايه

Investigating the effect of the braid angle on the critical buckling load of multilayer braided composite cylinders

در اين پژوهش، تأثير زاويه‌ بافت بريد بر رفتار كمانشي مواد مركب سيلندري تقويت‌شده با بريد چندلايه به صورت عددي و تجربي بررسي شد. براي اين منظور، ابتدا يك كامپوزيت سيلندري تقويت شده با بريد تك لايه توليد و آزمون كمانش بر روي آن انجام شد. سپس، به كمك نرم افزار آباكوس، سه نوع مواد مركب سيلندري تقويت‌شده با بريد تك لايه، دولايه و سه لايه مدل‌سازي و رفتار كمانشي آنها شبيه سازي شد. نمونه‌هاي دولايه و سه‌لايه تجربي توليد نشده و مورد آزمايش قرار نگرفته‌اند و صرفاً مدل‌سازي آنها انجام شده‌ است. مقايسه داده‌هاي روش عددي با نتايج تجربي، نشان داد خطاي بين بار بحراني محاسبه‌ شده از روش تجربي و بار بحراني شبيه سازي شده در مواد مركب سيلندري تك لايه حدود 3% ‌است. مقدار بار بحراني در نقطه‌ عطف نمودار بار بحراني كمانش-زاويه بريد، در مواد مركب سيلندري تك‌لايه، دولايه و سه‌لايه به ترتيب برابر 7/9، 6/31 و 3/69 كيلونيوتون است. نمودار بار بحراني كمانش-زاويه بريد به ‌صورت سهمي است كه ابتدا با افزايش زاويه بافت، بار بحراني كمانش كاهش يافته و پس از عبور از نقطه‌ عطف نمودار، افزايش مي يابد.

In this research, the effect of the braid angle on the buckling behavior of the cylindrical multilayer braided composite material was investigated numerically and experimentally. For this purpose, first, a single layer cylindrical braided composite was produced and a buckling test was performed on it. Then, with the help of Abaqus software, three types of cylindrical braided composite materials reinforced with single-layer, two-layer and three-layer braid were modeled and their buckling behavior was simulated. Two-layer and three-layer experimental samples haven’t been produced and tested, only their modeling has been done. Comparing the data of the numerical method with the experimental results, showed that the error between the critical load calculated from the experimental method and the simulated critical load in single-layer cylindrical composite materials is about 3%. The amount of critical load at the inflection point of the critical buckling load-braid angle diagram is 9.7, 31.6, and 69.3 kN in single-layer, double-layer, and three-layer cylindrical composite materials, respectively. The critical buckling load-braid angle diagram is parabolic, which first the critical buckling load decreases with the increase of the braid angle, and then increases after passing the inflection point of the diagram.