برگشت به شبکه آزمایشگاههای تحقیقاتی دانشگاه علم و صنعت ایران
   [صفحه اصلی ]   [ English ]  
بخش‌های اصلی
معرفی آزمایشگاه::
یادداشتها::
اسکن سه بعدی ::
ترسیم مدل سه بعدی (CAD)::
شبیه‌سازی و تحلیل (CAE)::
بهینه‌سازی::
ساخت نمونه::
کتاب ها::
مقالات::
معرفی نرم افزارها::
دعوت به همکاری::
برخی از پروژه های انجام شده::
::
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
..
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
..
اطلاعات تماس
 

AWT IMAGE

آدرس: تهران، میدان رسالت، خیابان فرجام،
 دانشگاه علم و صنعت ایران،
دانشکده مهندسی خودرو
آزمایشگاه تحقیقاتی شبیه سازی
و طراحی بهینه خودرو

 
تلگرام: 09058538455

تلفن: ۷۷۴۹۱۲۲۴
۷۳۲۲۶۴۱۰
۷۳۲۲۳۹۰۳
فکس: ۷۷۴۹۱۲۲۵
۷۳۰۲۱۶۰۶
تلفن سراسری دانشگاه: 50-77240540
داخلی: 3961 ,6410
وب سایت:
www.asod.ir
نشانی پست الکترونیکی: asod@iust.ac.ir

..
تعاریف تخصصی نرم‌افزارها
AWT IMAGE
..
:: بررسی معیار های شکست کامپوزیت‌های پایه پلیمری و روش‌های مدل‌سازی اجزای محدود آن ::
 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۷/۸/۲۵ | 
بررسی معیار های شکست کامپوزیت‌های پایه پلیمری و روش‌های مدل‌سازی اجزای محدود آن
محمد افشار
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی خودرو
با توجه به رابطه مستقیم وزن خودرو و میزان مصرف سوخت، کاهش وزن همواره یکی از خواسته­های طراحان قطعات خودرو بوده­است. یکی از راه ­های سبک ­سازی خودرو استفاده از قطعات ساخته شده از مواد کامپوزیتی است. این مواد نسبت مقاومت به وزن و سفتی به وزن بالایی دارند. از این رو با استفاده از مواد کامپوزیتی می­توان مقاومت ویژه بالا و وزن پایین را در کنار هم جمع نمود. ساخت قطعات مختلف خودرو از جنس مواد کامپوزیتی سال­هاست که در دنیا متداول شده است و روز به روز برمیزان آن افزوده می ­شود. مسلما خودروسازان داخلی نیز جدا از این قائده نیستند و در راستای کاهش وزن خودروهای تولید داخل می­توانند از قطعات کامپوزیتی بهره بگیرند.
   این یادداشت به بررسی رفتارهای شکست در کامپوزیت، مدل‌های شکست آن، تحقیقات انجام شده بر روی این موضوع و شبیه سازی خمش سه نقطه‌ای لوله‌های کامپوزیتی می‌پردازد.


   مبانی تئوری
   استحکام یک سازه کامپوزیتی تابعی از استحکام لایه‌های سازنده آن است. فرآیند شکست کامپوزیت‌ها با مواد ایزوتروپ همگن به دلیل غیر ایزوتروپ بودن آن‌ها متفاوت است. درواقع در مواد غیر ایزوتروپیک شکست می‌تواند در اثر حالات مختلفی از ترکیب تنش‌ها ایجاد شود. در بررسی شکست کامپوزیت‌ها رفتار هر لایه بررسی می‌شود. هرگاه توزیع تنش سبب شکست یک لایه گردد، ادامه محاسبات شکست با حذف آن لایه ادامه پیدا میکند.   عوامل زیادی در بررسی شکست کامپوزیت‌ها دخیل هستند که از جمله‌ی مهمترین آن می‌توان به ضخامت کامپوزیت، جهت الیاف‌ها، ترکیب قرارگیری لایه‌ها، خواص مکانیکی و خواص حرارتی آن اشاره کرد. در بحث استحکام کامپوزیت‌ها بیان این نکته ضروری اس که استحکام طولی (در جهت الیاف) در حدود 20 برابر استحکام عرضی و برشی است. بنابراین هر سه مولفه تنش در بررسی شکست کامپوزیت‌ها مهم هستند. به طور کلی بررسی شکست کامپوزیت‌ها به دلایلی از جمله تورق لایه‌ها، شکست الیاف، کمانش الیاف، شکست رزین، وجود حفره‌ها و ترک‌ها و ... دارای پیچیدگی‌های بسیاری است.
   معیارهای شکست در کامپوزیت‌ها دارای تنوع‌های بسیاری بوده که هر یک از آن‌ها با توجه به شرایط خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما می‌توان شش معیار اصلی معیار تنش ماکزیمم، معیار کرنش ماکزیمم، معیار هاشین_روتم، معیار هاشین، تئوری سای و وو و تئوری سای هیل را برای شکست کامپوزیت‌ها نام برد.

 به منظور آشنایی با جزئیات معیارهای بیان شده، مطالعه‌ی کتاب Failure analysis and fractography of polymer composites و همچنین کتاب Dynamic failure of composite and sandwich structures توصیه می‌گردد. به همین منظور لینک این دو کتاب بیان می‌گردد:


https://www.ellibs.com/book/9789400753297/Dynamic-failure-of-composite-and-sandwich-structures
https://www.bookdepository.com/Failure-analysis-and-fractography-of-polymer-composites-emile-greenhalgh/9781845692179
مروری بر تحقیقات پیشین
   مطالعات زیادی در خصوص بررسی شکست کامپوزیت‌ها انجام شده است که به طور خلاصه چند نمونه از آن‌ها بیان می‌گردد:
اولین حل اجزای محدود در بررسی کامپوزیت‌ها به صورت ضمنی و توسط فارلی و جونز در سال 1992 انجام گرفت. آنها رفتار تخریب کامپوزیت کربن و کولار اپوکسی را در نرم افزار EAL شبیه سازی کردند.
وانگ و همکارانش در سال 2009 میلادی، استوانه کامپوزیت ساخته شده از الیاف کربن را تحت بار استاتیک قرار دادند و نتایج آن را با نتایج حاصل از شبیه­سازی مقایسه کردند.


در مقاله‌ای با عنوان Modeling and Prediction of FRP Composite Cylinder tubes ، مدل­سازی و بهینه­سازی رفتار جذب انرژی استوانه کامپوزیت با استفاده از نتایج تحلیل عددی در نرم­افزار LS-DYNA انجام گرفت. این نتایج کمک شایانی به طراحان و مهندسان در طراحی و پیش­بینی رفتار تخریب جاذب انرژی کامپوزیت بدون صرف هزینه­های بالای انجام تست­های تجربی کرد.
در مقاله‌ای با عنوان Failure prediction of composite sandwich L-joint under bending ، شکست ورق‌های کامپوزیتی تحت خمش بررسی گردید و تاثیر پارامترهای هندسی بر روی شکست کامپوزیت‌ها مشاهده شد.


در مقاله‌ای تحت عنوان Three-point bending of sandwich beam with special structure of the core، خمش سه نقطه‌ای یک تیر ساندویچی با ساختار ویژه هسته بررسی شد و مشخص گردید که استحکام و سختی نمونه‌ها به شدت به همنی ماده وابسته است.
در مقاله‌ای تحت عنوان A study on crushing behaviors of composite circular tubes with different reinforcing fibers حالت‌های شکست و قابلیت‌های جذب انرژی انواع مختلف لوله‌های دایروی بررسی گردید و در نهایت در میان لوله‌های تست شده، لوله‌های کربن اپوکسی بهترین قابلیت جذب انرژی را داشتند.
در مقاله‌ای با نام Quasi-static axial crushing and transverse bending of double hat shaped CFRP tubes آزمون خمش محوری و آزمون خمش عرضی و تفاوت های توانایی جذب انرژی محوری و عرضی و بارهای پیک آن بر روی 10 مدل انجام و مقایسه شد. و نتیجه آن ایجاد سه حالت مختلف شکست تحت عنوان‌های شکست تدریجی پیشرفته، کمانش موضعی ناپایدار و فروپاشی بود.


دیوانکارا در سال 2005 در مقاله‌ای تحت عنوان DESIGN AND ANALYSIS OF A COMPOSITE BEAM FOR SIDE IMPACT PROTECTION OF A SEDAN به مقایسه لوله کامپوزیتی به عنوان جاذب انرژی  برای برخورد از جانب یک خودرو با لوله جاذب انرژی فلزی پرداخت. نمونه شبیه­سازی و المان بندی شده کامل خودروی فورد تاروس و نیز ضربه زننده آن مورد بررسی قرار رفت و نتیجه تحقیق کاهش 64 درصدی وزن لوله جاذب انرژی در مقایسه با نمونه فلزی بود.

 
شبیه سازی
   شبیه‌سازی خمش سه نقطه‌ای لوله کامپوزیتی با نرم افزار LS-DYNA انجام شد و پس از آن توسط آزمایش خمش سه نقطه‌ای در آزمایشگاه صحت سنجی گردید. بر اساس این شبیه سازی که با مدل ماده Chang/Chang انجام شد، رفتار نمونه شبیه سازی شده با تقریب بسیار خوبی با نمونه آزمایشگاهی همخوانی داشت.



   به طور کلی نتایج را می توان در پنج بخش بیان کرد:

1-تاثیر فراوان ضخامت در شکست کامپوزیت ها
2-متفاوت بودن هندسه شکست در کامپوزیت ها
3-تفاوت در مقاومت یک کامپوزیت مشخص در تست‌های گوناگون
4-تاثیر مثبت تزریق فوم به منظور افزایش استحکام
5-قابلیت جذب انرژی بالا در کامپوزیت های پلیمری در پایان با توجه به مطالب بیان شده بررسی جایگزینی لوله‌های کامپوزیتی با فولادی درون درب و رکاب خودرو(Side impact beam)به منظور بالا بردن استحکام و ایمنی خودر در تست برخورد از جانب، مدلسازی آن  و در نهایت ارائه پیشنهاداتی به منظور بالاتر رفتن کارایی لوله های کامپوزیتی برخورد از جانب، پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه ها: آسیب | معیارهای شکست کامپوزیت | وزن خودرو | کامپوزیت | کانتینیوم | مدلینگ | عیوب قطعه | خمش سه نقطه | دمیج | cdm | نرخ کرنش | اسیب | مدل‌سازی | مقاومت کامپوزیت |
دفعات مشاهده: 42 بار   |   دفعات چاپ: 1 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر

CAPTCHA code
   
سایر مطالب این بخش سایر مطالب این بخش نسخه قابل چاپ نسخه قابل چاپ ارسال به دوستان ارسال به دوستان
Persian site map - English site map - Created in 0.23 seconds with 48 queries by YEKTAWEB 3816