تحلیل کمانش برشی ورقهای کامپوزیتی چندلایه حاوی ترکهای ماتریسی با رویکرد ترکیبی تئوری تغییر شکل برشی مرتبه بالا و مدل آسیب تجربی
نویسندگان
doi
چکیده
مقدمه : سازههای چندلایه کامپوزیتی با وجود نسبت استحکام به وزن بالا، نسبت به نقصهای ساختاری نظیر ترکهای ماتریسی حساسیت زیادی دارند. این ترکها که معمولاً در فرآیند ساخت یا مراحل اولیه بارگذاری ایجاد میشوند، میتوانند ظرفیت باربری سازه را بهویژه در مود کمانش برشی بهطور قابلتوجهی کاهش دهند. هدف این پژوهش بررسی تأثیر ترکهای ماتریسی بر رفتار کمانش برشی ورقهای کامپوزیتی ضخیم و ارائه مدلی تحلیلی برای پیشبینی این رفتار است. روش : در این پژوهش از یک مدل تحلیلی مبتنی بر تئوری تغییر شکل برشی مرتبه بالا با ۱۱ درجه آزادی استفاده شده است که بدون نیاز به ضریب تصحیح برشی، توزیع سهموی تنشهای برشی و اثرات کرنش نرمال عرضی را مدلسازی میکند. همچنین پارامترهای افت سفتی ناشی از ترک بهصورت مستقیم از نتایج آزمونهای تجربی کشش در مدل اعمال شدهاند. معادلات حاکم با استفاده از اصل کمینه انرژی پتانسیل استخراج و به روش گلرکین حل شدهاند. یافتهها : نتایج نشان داد که پارامترهای چگالی ترک ماتریسی، نسبت ضخامت به طول ورق و زاویه چیدمان الیاف تأثیر قابلتوجهی بر بار بحرانی کمانش برشی دارند. با افزایش چگالی ترک، کاهش بار بحرانی تشدید شده و در چیدمان [45 ± ] s و چگالی ۱ ترک بر میلیمتر، بار کمانش تا ۶۴ درصد کاهش یافت. همچنین نتایج مدل پیشنهادی با حلهای سهبعدی الاستیسیته و شبیهسازی اجزای محدود تطابق مناسبی نشان داد . نتیجهگیری : مدل پیشنهادی از دقت و کارایی مناسبی در پیشبینی رفتار کمانش برشی ورقهای کامپوزیتی دارای ترک ماتریسی برخوردار است و میتواند بهعنوان ابزاری مؤثر برای تحلیل و طراحی سازههای کامپوزیتی آسیبدیده مورد استفاده قرار گیرد. همچنین نتایج بیانگر تأثیر چشمگیر ترکهای ماتریسی بر کاهش ظرفیت باربری سازهها است.
