تحلیل تجربی گسیختگی در مواد مرکب تک جهته پلیمری با وجود اتصالات مکانیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی، واحد همدان

3 استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان

4 مربی دانشگاه فنی و حرفه ای شماره یک پسران (شهید مفتح همدان)

چکیده

کامپوزیت‌ها رده‌ای از مواد پیشرفته هستند که در آن‌ها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است. اجزای تشکیل‌دهنده ویژگی خود را حفظ کرده، در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی‌شوند. استفاده از کامپوزیت‌ها در شناورها مزایای متعددی چون کاهش وزن، بهبود خواص راداری و مغناطیسی، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی و خوردگی مکانیکی و خستگی، جذب ارتعاش و نویز، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت خوب در برابر شوک‌های زیرآب را دارد. جایگزین کردن اجزای فولادی با اجزای کامپوزیت می‌تواند 60 تا 80 درصد صرفه‌جویی در وزن جزء و 20 تا 50 درصد صرفه‌جویی در وزن با تعویض قطعات آلومینیومی و کامپوزیتی شود. در این تحقیق، اتصالات پینی مورد استفاده در تجهیزات دریایی کامپوزیتی در چندلایه مرکب تک‌جهته از جنس الیاف شیشه و اپوکسی مورد بررسی قرار گرفتند. به این منظور مدلی برای مسئله در نظر گرفته شد و پارامترهای نسبت فاصله مرکز پین از لبه آزاد چندلایه به قطر پین w/d) ) و نسبت عرض چندلایه به قطر پین e/d) ) به عنوان متغیرهای مسئله تعریف گردید. سپس برای بدست آوردن نیروی گسیختگی و مود گسیختگی، نمونه‌ها تحت بارگذاری کششی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که حداکثر تحمل نیرو و مود گسیختگی به طور چشمگیری تحت تاثیر پارامترهای w/d و e/d بوده و با افزایش نسبت w/d حد تحمل نیرو نیز افزایش یافته و مود گسیختگی از حالت برشی به حالت لهیدگی تغییر می‌یابد و برای هر نسبت‌ e/d، حد بهینه‌ای برای مقدار w/d وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Attar, Mohammad Mahdi. Barati, Farzan. Ahmadpour, Mahdi. Rezapour, Ehsan. (2016). Failure analysis of unidirectional polymeric matrix composites with two serial pin loaded-holes. journal of mechanical science and technology, 30, pp.2583–2591.##[2] Tao, Wu. Kaifu, Zhang. Hui, Cheng. (2016). Analytical modeling for stress distribution around interference fit holes on pinned composite plates under tensile load. S1359-8368 (16) 30907-6.##[3] Gamdani, Farid. Boukhili, Rachid. Vadean, Aurelian. (2015). Tensile strength of open-hole, pin-loaded and multi-bolted single-lap joints in woven composite plates. Materials and Design, 88, 702–712.##[4] Wang, W. Rans, C. Alderliesten, R.C. Benedictus, R. (2015). Predicting the influence of discretely notched layers on fatigue crack growth in fibre metal laminates. Engineering Fracture Mechanics, Volume 145, Pages 1-14.##[5] Moure, M. M. Otero, F. García-Castillo, S. K. Sánchez-Sáez, S. Barbero, E. Barbero, E. J. (2015). damage evolution in open-hole laminated composite plates subjeted to in-plane loads. Composite Structures, Volume 133, 1, Pages 1048-1057.##[6] Damith, Mohotti. Tuan, Ngo, Sudharshan, N. Raman. Muneeb, Ali. Priyan, Mendis. (2014). Plastic deformation of polyurea coated composite aluminium plates subjected to low velocity impact. Materials & Design, Volume 56, Pages 696-713.##[7] Grekov, Mikhail. Morozov, Nikita. Yazovskaya, Anna. (2014). Effect of surface stress on strength of a plate with elliptical and triangular nanoscale holes. 20th European Conference on Fracture (ECF20)##[8] Vinayak, B.G. Jayaprakash, K. Naik, N.K. (2012). Fatigue behavior of laminated composites with a circular hole under in-plane uniaxial random loading. Materials & Design, Volume 40, Pages 245-256.##[9] Fadil, Ibrahim, Soykok. Sayman, Onur. Pasinli, Ahmet. (2013). Effects of hot water aging on failure behavior of mechanically fastened glass fiber/epoxy composite joints. composite, 54, pp.59-70.##[10] Darwish, Feras. Tashtoush, Ghassan. Gharaibeh, Mohammad. (2012). Stress concentration analysis for countersunk rivet holes in orthotropic plates. European Journal of Mechanics A/Solids, 37, 69-78.##[11] Gurbet, örcen. Mustafa, Gür and. Mustafa, özen. (2012). Seawater effect on pin-loaded laminated composites with two parallel holes. Journal of Mechanical Science and Technology, 26 (12), pp. 4055-4063.##[12] Camanho, P. P. Melro, A. R. Andrade Pires, F. M. Pinho, S. T. Micromechanical analysis of polymer composites reinforced by unidirectional fibres: Part II – Micromechanical analyses. International Journal of Solids and Structures, Volume 50, Issues 11–12, p. 1906–1915, 2013.##[13] Nazari, Ali. Didehvar, Neda. (2011). Analytical modeling impact resistance of aluminum epoxy laminated composites. Composites Part B: Engineering, Volume 42, Issue 7, Pages 1912-1919.##[14] کاربرد آلومینیوم و مواد کامپوزیتی در شناورها، محمد فارسی، داوود پورشمس، عباس دشتی منش، مصباح سایبانی، نهمین همایش صنایع دریایی