مطالعه آسیب در چندلایه‌های کامپوزیتی - فلزی حاوی ترک ماتریسی، جدایی بین لایه‌ای و پلاستیسته لایه فلزی

نویسندگان

1 استاددانشکدهمهندسی مکانیک، دانشگاهعلم و صنعتایران، تهران.

2 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.

3 دانشیار،دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.

doi
10.22068/jstc.2024.2023510.1877
چکیده

چند لایه های کامپوزیتی- فلزی ساختارهای ترکیبی جدیدی هستند که در آن چندین ورق فلزی نازک و لایه های کامپوزیت به هم متصل شده‌اند. این ساختارها دارای ویژگی‌هایی چون مقاومت خستگی بالا، مقاومت در برابر ضرب و جذب بالای انرژی بوده که باعث افزایش روز افزون کاربرد آن‌ها در صنایع مختلف شده‌است. FML ها مستعد بروز آسیب می‌باشند. در این مطالعه آسیب در FML تحت بار استاتیکی کششی شامل ترک‌های ماتریسی، جدایی بین لایه‌ای القایی ناشی از ترک ماتریسی و پلاستیسته لایه‌های فلزی بررسی شده است. با استفاده از مدل تحلیلی توزیع تنش و نرخ رهاسازی انرژی در FML حاوی ترک ماتریسی و جدایی بین لایه‌ای استخراج گردید. همچنین مدل سازی عددی FML حاوی آسیب‌های مذکور نیز انجام شد. نتایج توزیع تنش استخراج شده از مدل تحلیلی و عددی با هم مقایسه شد و بین نتایج انطباق خوبی مشاهده گردید. در ادامه نمونه‌های FML تحت آزمایش کشش قرار گرفتند و آسیب‌هایی که در آن-ها رخ داده بود نمایش داده شد. با استفاده از مدل تحلیلی و محاسبه نرخ رها سازی انرژی، اشباع ترک ماتریسی و شروع جدایی بین لایه‌ای در چگالی ترک 0.38 (فاصله دو ترک 2.7 میلیمتر) استخراج گردید. با مشاهده نمونه‌های تجربی، این چگالی ترک در بیشتر طول نمونه مشاهده گردید، اما به علت‌های مختلفی چون نواقص ساخت، در بعضی از نواحی فاصله بین ترک‌ها بزرگتر از مقدار مذکور بود.