تحلیل قابلیت اطمینان عدم ‌وقوع و رشد جدایش بین لایه‌ای ناشی از ترک ماتریسی در چندلایه‌های کامپوزیتی عمومی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

2 مدرس، مهندسی مکانیک، دانشگاه گلاسگو، گلاسکو.

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس ، تهران.

doi
10.22068/jstc.2021.525488.1706
چکیده

چندلایه‌های کامپوزیتی برخلاف سایر مواد از منابع عدم‌قطعیت بیشتری نظیر عدم‌قطعیت در خواص مواد برخوردارند، از این‌رو پیش‌بینی احتمالاتی وقوع انواع آسیب‌ها در چندلایه‌های کامپوزیتی تحت اثر رفتار تصادفی سازه‌های کامپوزیتی، بسیار ضروری می‌باشد. جدایش بین لایه‌ای ناشی از ترک ماتریسی یکی از مودهای مخربی می‌باشد که در چندلایه‌های کامپوزیتی می‌تواند رخ دهد. در این مقاله یک الگوریتم جدید برای پیش‌بینی احتمالاتی وقوع و رشد جدایش بین لایه‌ای ناشی از ترک ماتریسی بر مبنای مفهوم نرخ رهایی انرژی و مقدار بحرانی آن در مود دوم بارگذاری توسعه داده شده است و با به‌کارگیری روش پیشنهاد‌شده تحلیل قابلیت اطمینان عدم‌وقوع جدایش بین لایه‌ای ناشی از ترک ماتریسی انجام شده است. تابع حالت حدی با استفاده از یک معیار خرابی عمومی که توسط نویسندگان این مقاله در قبل توسعه داده شده است، فرموله شده است. برای نشان دادن عملکرد الگوریتم پیشنهاد شده، با استفاده از روش‌های مرتبه اول و مرتبه دوم قابلیت اطمینان احتمال وقوع و رشد جدایش بین لایه‌ای ناشی از شکل‌گیری ترک ماتریسی به شکل‌های مختلف در یک چندلایه شبه‌همسانگرد حاوی تک‌لایه‌های 45، 90، 45- و 0 درجه تحت شرایط بارگذاری و لایه‌چینی‌های متفاوت به‌دست آمده است. احتمالات به ‌دست‌ آمده با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو صحت‌سنجی شده است. علاوه‌ بر ‌این نتایج مهم به‌صورت کیفی با استفاده از برخی داده‌های تجربی در دسترس اعتبارسنجی شده‌اند. در این پژوهش اثر متغیرهایی چون ضخامت تک لایه‌ها، سطح تنش تک محوره طولی و حضور تنش‌های درون‌صفحه‌ای به‌طور همزمان بر احتمال وقوع و رشد جدایش بین لایه‌ای ناشی از ترک ماتریسی بررسی شده‌اند.