پديد آورنده :
حاجي مرادي، مائده
عنوان :
بررسي اثر موج الياف بر استحكام فشاري كامپوزيت تكجهتهي تقويتشده با الياف
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 86ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا فروزان
استاد مشاور :
رضا جعفري ندوشن
توصيفگر ها :
كامپوزيت تكجهتهي تقويتشده با الياف , بارگذاري فشاري طولي , موج الياف , استحكام فشاري , روش اجزا محدود
استاد داور :
محمد سيلاني، مهدي كاروان
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/08/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/08/24
چكيده فارسي :
1 چكيده امروزه مواد كامپوزيتي به دليل دارابودن خواص مكانيكي بسيار مطلوب در جهات خاص از جمله استحكام ويژه و سفتي ويژهي باال در صنايع مختلف به ويژه صنعت هوافضا بهطور گسترده مورد استفاده قرار ميگيرند يكي از متداولترين انواع كامپوزيتها كامپوزيتهاي تكجهتهي تقويتشده با الياف هستند اگرچه اين نوع كامپوزيتها داراي استحكام كششي باال در راستاي قرارگيري الياف هستند استحكام فشاري آنها چندان مطلوب نبوده و تنها در حدود 05 تا 06 درصد استحكام كششي آنها گزارش شده است از جمله عواملي كه استحكام پايين اين مواد در فشار را ناشي ميشود مود زوال پيچخوردگي الياف است كه ميتواند باعث افت شديد استحكام ماده شود مطالعات انجامشده در اين زمينه نشان داده است عيوب ساخت از جمله ناهمراستايي الياف زمينهساز شكلگيري نوار پيچخوردگي الياف و زوال نهايي ماده هستند از آنجايي كه بررسي رفتار مواد كامپوزيتي به كمك انجام آزمايشهاي تجربي تحت شرايط مختلف امري هزينهبر و زمانبر است و با توجه به در اختيارداشتن ابزارهاي محاسباتي دقيقتر و سريعتر نسبت به گذشته شبيهسازي رفتار مواد كامپوزيتي به كمك نرمافزارهاي اجزامحدود مورد استقبال بسياري از پژوهشگران قرارگرفته است از اين رو در اين پژوهش هدف ارائهي يك مدل دوبعدي ميكرومكانيكي براي بررسي اثر موج الياف بر رفتار كامپوزيت تكجهتهي تقويتشده با الياف تحت بارگذاري فشاري طولي است بنابراين سعي شده تا با در نظر گرفتن آسيب الياف زوال ماتريس و آسيب در فصل مشترك الياف و ماتريس مدلي با جزييات دقيق ارائه شود مقادير استحكام و مدول يانگ فشاري طولي و الگوي زوال پيشبينيشده با استفاده از اين مدل براي كامپوزيت 2558 4 AS تطابق خوبي را با نتايج تجربي موجود نشان ميداد نتايج بهدستآمده از پژوهش حاضر حاكي از آن است كه افزايش زاويهي موج الياف نسبت به راستاي بارگذاري باعث كاهش شديد استحكام فشاري ماده در اين راستا ميشود اين درحالي است كه مدول يانگ فشاري طولي كامپوزيت كمتر متأثر از هندسهي اوليهي الياف است بهعالوه ناهمراستايي اوليهي الياف و تنشهاي برشي به وجودآمده در ماتريس بهعنوان عوامل اصلي شكلگيري نوار پيچخوردگي الياف شناسايي شدند ضمن اين كه آسيب در فصل مشترك الياف و ماتريس ميتواند باعث شروع زوال ماتريس و تسريع زوال نهايي كامپوزيت شود با اين حال مشاهده شد كه زوال فشاري كامپوزيت كمتر تحت تأثير آسيب در الياف است بهعالوه بررسيهاي انجامشده نشان ميداد كه افزايش كسر حجمي الياف ميتواند به افزايش استحكام ومدول يانگ فشاري طولي كامپوزيت كمك كند كلمات كليدي كامپوزيت تكجهتهي تقويتشده با الياف بارگذاري فشاري طولي موج الياف استحكام فشاري روش اجزا محدود
چكيده انگليسي :
87 Effect of Fiber Waviness on Compressive Strength of Unidirectional Fiber Reinforced Composite Maedeh Hajimoradi maedeh hajimoradi@me iut ac ir Date of Submission 09 20 2020 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Forouzan forouzan@cc iut ac irAbstractNowadays composite materials are widely used in different industries especially in aerospace structures dueto their particular properties like high specific stiffness and strength One of the most popular types ofcomposites is unidirectional fiber reinforced composites that offer high tensile strength along the fiberdirection Nevertheless it was observed that the longitudinal compressive strength of such composites is 50 60 of their tensile strength The most common failure mode of fiber reinforced polymer composites underlongitudinal compression is kink band formation It causes a significant drop in the load bearing capacity ofthe material It has been shown that manufacturing defects particularly fiber misalignment can be the primarycause of fiber kinking and the final failure of the composite Since experimental determination of the mechanical behavior of composites costs a lot and becauseof the availability of more accurate and faster computational tools in recent years numerical simulations especially employing finite element methods have become attractive In this study the goal is to present a two dimensional micromechanical model for investigating the effect of fiber waviness on the behavior ofunidirectional fiber reinforced composite under longitudinal compression In this modeling the fiber fracture the matrix plasticity and damage and the fiber matrix interface crack are considered With this model thepredicted longitudinal compressive Young s modulus longitudinal compressive strength and the failurepattern for AS4 8552 UD CFRP are in good agreement with experimental results It concludes that the increaseof fiber waviness angle leads to a significant strength reduction in fiber orientation However the longitudinalcompressive Young s modulus is less affected by the fiber misalignment angle Besides initial fibermisalignment and matrix shear are detected to be the main factors affecting kink band formation Damagedfiber matrix interfaces can result in matrix failure initiation and consequently the final failure of the compositeis accelerated while fiber fracture has a minor effect on the compressive failure of the composite Theparametric study on fiber volume fraction shows an increase of this parameter can improve both thelongitudinal compressive Young s modulus and strength Keywords Unidirectional fiber reinforced composite Longitudinal compression Fiber waviness Compressive strength Finite element method
استاد راهنما :
محمدرضا فروزان
استاد مشاور :
رضا جعفري ندوشن
استاد داور :
محمد سيلاني، مهدي كاروان
