بررسی و شبیه سازی تنش شکست در لوله‌های حاشیه دار ساخته شده از مواد مرکب با تقویت کننده‌ی فیبری در بارگذاری‌های گوناگون

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 5، دوره 2، شماره 4، مرداد و شهریور 1390، صفحه 43-52   

نویسندگان

رضا مسعودی نژاد¹؛ پویان علایی^{* 2}

¹دانشجوی کارشناسی مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی شهرکرد

²کارشناس مهندسی مکانیک شرکت سازه نوین بافت

تاریخ دریافت: 09 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 09 دی 1394 

چکیده

در این پژوهش تنش شکست نمونه‌های لوله ای مواد مرکب با تقویت کننده‌ی فیبری با روش‌های آزمایشی مرتبط مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی‌ها نشان داد که در طی فرایند باردهی، کشش بیشینه همیشه در نوک ترک پدیدار می‌شود و سپس با دور شدن از نوک ترک کاهش می‌یابد. هم‌چنین، در نمونه‌های مورد آزمایش پس از این که بار اعمالی از 405 نیوتن بزرگ‌تر می‌شود، یک ناحیه‌ی تبدیل پلاستیکی که بسیار نزدیک نوک ترک است، در ناحیه‌ی سخت‌شونده بوجود می آید که آغاز شکافت لوله ها از این ناحیه شروع می‌شود. نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی با روش‌های اجزا محدود نیز با آزمایش‌های تجربی تطابق بسیار خوبی دارند. هم چنین، نتایجی که از این پژوهش بدست آمده است می‌تواند بمنظور تامین رهیافتی برای تحلیل رفتار و طراحی لوله‌های مواد مرکب مورد استفاده قرارگیرد. 
 

کلیدواژه‌ها

تنش شکست؛ کشش؛ نوک ترک؛ شبیه سازی؛ اجزا محدود

مراجع

1- O. Allix, P. Ladeveze, "Damage mechanicsfor 3D composites. In: Bathias C, M. Uemara,

editors. Advanced Composites Materials II,Leading Part for the XXIst Century,

Proceedings of the Second Japan – FranceJoint Seminar on Composite Materials, SIRPE,

Paris, Tsukuba, Japan, 123-135, 1991.

2- O. Allix, M. Dommanget, M. Gratton, PL.Hereil, Amulti-scale approach for theresponse

of a 3D carbon/carbon composite under shockloading. Comp Sci Tech 2001; 61(3):409–415.

3- A. Legendre, Lemateriau Carbone: desceramiques noires aux fibres de carbone.

Eyrolles. 1992.

4- D.R. Hayhurst, I.D. Felce,Creepruptureunder triaxial tension.

EngFractMech 1986; 25:645–664.

5- W. Chmielowski, Okre´slanie Własno´sciMateriałowych Długowloknistego Kompozytu

Polimerowego., Praca Dyplomowa, IMiMTPolitechnika Wrocławska, 2002.

6- W. Hufenbach, L. Kroll, V. Lustig, M.Gude, Versagensverhalten Gewickelter

Faserverbundstrukturen Bei MehrachsigerBeanspruchung. Tagungsband zur Technomer,

99, 11.–13.11.1999, Chemnitz, Bd. 1, A11, pp.1–9.

7- W. Hufenbach, L. Kroll, A. Langkamp, M.Gude, Realistische versagenskriterien fur

Faserverbundstoffe mit spr¨oder matrix, in:Hg.K. Schulte, K.U. Kainer (Eds.),

Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde,WILEY-VCH-Verlag, Weinheim, 1999, pp.

319–324.

8- W. Hufenbach, R. B¨ohm, L. Kroll, A.Czulak, Braided Composite Pipe Elements for

Applications in Chemical ApparatusEngineering, Glasgow, 2004.

9- W. Hufenbach, L. Kroll, R. B¨ohm, A.Langkamp, A. Czulak, Piping elements from

textile reinforced composite materials forapparatus construction, 12th International

Scientific Conference AMME, 2003.

10- P. Zajac, W. Blazejewski, A. Czulak, R.Bohm, Badania Kompozytowych Probek

Rurowych do Oceny Wlasciwosci MaterialuKompozytowego. Materialy polimerowe

Pomerania — Plast 2004. Miedzyzdroje,2.6.4.6.2004.

11- A. Langkamp, BruchmodebezogeneVersagensmodelle von Faserund Textilverst

arten Verbundwerkstoffen Mit Polymeren,Keramischen Sowie Metallischen Matrices,

Dissertation TU Dresden, 2002.

12- A. Puck, H. Sch¨urmann, Failure analysisof FRP laminates by means of physically based

phenomenological models, Composites Sci.Technol. 58 (1998) 1045–1067.

13- R.G. Cuntze, A. Freund, The predictivecapability of failure mode concept-based

strength criteria for multidirectional laminates,Composite Sci. Technol. 64 (3–4) (2004) 343–

377.

14- A. Mantzenmiller, J. Lubliner, R.L. Taylor,A constitutive model for anisotropic damage in

fiber-composites, Mech. Mater. 20 (2), pp.125–152, 1995.15- L. Kroll, Zur Auslegung Mehrschichtiger

Anisotroper Faserverbundstrukturen,Dissertation TU Clausthal, 1992.

16- A. Puck, Festigkeitsanalyse von FaserMatrix-Laminaten,Carl Hanser Publishers,

Munich Vienna, 1996.

17- R. G. Cuntze et al., Neue Bruchkriterienund Festigkeits Nachweise Unter

Mehrachsiger Beanspruchung—Modellbildungund Experiment. Progress Report VDI, vol. 5,

no. 506, D ussel orf, VDIVerlag, 1997.

18- W. Blazejewski, P. Chmielarczyk, A.Langkamp, Ci´snieniowe Badania

Rur Kompozytowych W Zło˙zonym StanieNapr˛e˙ze´n, XIX Sympozjum

Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego,Jachranka 18–20,Pa´zdziernika, 2000.