پديد آورنده :
اميري راد، احمد
عنوان :
مدل سازي رشد تورق در مواد مركب لايه اي تحت بارگذاري خستگي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
پانزده، [179]ص.: مصور، جدول، عكس (رنگي)، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمد مشايخي
استاد مشاور :
سعيد ضيائي راد
توصيفگر ها :
روش ناحيه چسبنده , روش سطح تراز , مكانيك آسيب , مكانيك شكست
استاد داور :
محمدرضا فروزان، رضا جعفري، محمود مهرداد شكريه، حسين حسيني تودشكي
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/09/29
كد ايرانداك :
ID960 دكتري
چكيده فارسي :
1 چکیده در این رساله رشد تورق در مواد مرکب الیهای تحت بارگذاری خستگی مورد مطالعه قرار گرفته است با استفاده از روش ناحیه چسبنده سه مدل متفاوت برای مدلسازی پدیده تورق پیشنهاد شده است در مدل اول ارائه شده از یک مدل آسیب دو مقیاسی با استفاده از رهیافت مکانیک آسیب محیطهای پیوسته بهره برده شده است در این مدل از اطالعات مربوط به مقیاس میکروسکوپیک در مدلسازی رشد تورق سود برده شده است این مدل گامی به سمت مدلهای فیزیکی که تنها مبتنی بر مشاهدات ماکروسکوپیک نیستند محسوب میشود ارزیابی مدل با استفاده از دادههای تجربی نشاندهنده توانایی مدل در شبیهسازی پدیده رشد خستگی تورق با دقت مناسب است در مدل دوم بین رشد آسیب در مدل ناحیه چسبنده و رشد ترک در معادله پاریس ارتباط برقرار شده است استفاده از مدل ناحیه چسبنده بر خالف مکانیک شکست االستیک خطی باعث ایجاد میدان تنش منفرد و نوسانی در نوک ترک نمیشود و به عالوه در این روش نیازی به تجدید شبکهبندی بعد از هر گام رشد ترک وجود ندارد در مدل پیشنهادی بر خالف مدلهای گذشته نیازی به محاسبه طول معادل وجود نداشته و محاسبه نرخ رهاسازی انرژی با هزینه محاسباتی کمتری صورت میگیرد شبیهسازیهای انجام شده نشاندهنده افزایش دقت نسبت به مدلهای مشابه قبلی است مدل سوم نیز مبتنی بر روش ناحیه چسبنده بوده و قادر است رشد تورق در حالت سه بعدی را مدل کند در این مدل از روش سطح تراز و پیشروی سریع برای دنبال کردن جبهه ترک استفاده شده است از روش ناحیه چسبنده به همراه الگوریتم هموارسازی ساویتزکی گولی جهت محاسبه نرخ رهاسازی انرژی سوده برده شده است و رابطه جدیدی برای رشد متغیر آسیب ارائه شده است رشد تورق در آزمونهای مختلف سهبعدی با استفاده از این مدل با موفقیت شبیهسازی شده است مدلهای دوم و سوم پیشنهادی منجر به افت عمودی در پاسخ ترکشن جدایش ماده میشوند این موضوع به محاسبه دقیقتر نرخ رهاسازی انرژی کمک میکند در فصل آخر بارگذاری با دامنه متغیر مورد بحث قرار گرفته و روشهای مختلف شمردن معرفی شده و مورد ارزیابی قرار گرفتهاند در پایان عملکرد مدلهای پیشنهادی در رساله حاضر در مسائل شامل بارگذاری با دامنه متغیر بررسی شده است کلمات کلیدی مواد مرکب خستگی تورق روش ناحیه چسبنده روش سطح تراز مکانیک آسیب مکانیک شکست
چكيده انگليسي :
Modeling Delamination Growth in Composite Laminates Under Fatigue Loading Ahmad Amiri Rad a amirirad@me iut ac ir 2016 11 24 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Mohammad Mashayekhi mashayekhi@cc iut ac ir Saeed Ziaei Rad szrad@cc iut ac ir Abstract In this thesis delamination growth under fatigue loading is studied Three models based on cohesive zone method are proposed for modeling this phenomenon In the first model a two scale continuum damage mechanics model is used In this model information from microscopic scale are used to model delamination This model is a step towards models which are not solely based on macroscopic observations Evaluation of the proposed model using experimental data shows its good accuracy in predicting delamination growth In the second model a link has been established between the growth rate of the damage variable in the cohesive zone model and the crack growth rate of Paris law Use of cohesive zone model unlike linear elastic fracture mechanics does not lead to singular stress field in the vicinity of the crack tip and does not require remeshing after each step of crack growth In the proposed model unlike previous similar models there is no need for obtaining of an equivalent length and calculation of energy release rate is achieved with less computational effort The benchmark simulations show increased accuracy in comparison with previous models The third model is also based on cohesive zone method and able to model delamination growth in 3D problems In this model the level set and fast marching methods are used to track the crack front evolution In the presented approach energy release rate is calculated using the cohesive zone method and the noise in results are removed by applying a smoothing algorithm A new relation for damage growth is also presented The strength of the model is demonstrated by simulating delamination growth in different 3D benchmarks Fatigue under variable amplitude loading is also studied and the performance of the proposed models under this type of loading is discussed Introduction Laminated composites may experience several types of damage when they are subjected to cyclic loading Fiber breakage fiber matrix debonding matrix cracking and delamination are forms of fatigue damage that may be seen in these materials Because of the low strength of the resin material delamination is of the most commons types of damage and usually is initiated by low Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran
استاد راهنما :
محمد مشايخي
استاد مشاور :
سعيد ضيائي راد
استاد داور :
محمدرضا فروزان، رضا جعفري، محمود مهرداد شكريه، حسين حسيني تودشكي
