شماره راهنما :
1186 دكتري
پديد آورنده :
آزاديان، محمد
عنوان :
مطالعه تجربي و مدل‌سازي رفتار كامپوزيتهاي ساندويچي ساختهشده با منسوجات سهبعدي حلقوي پودي تحت ضربه ثقلي
گرايش تحصيلي :
تكنولوژي نساجي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده نساجي
صفحه شمار :
[ده]، ۱۳۹ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين حسني، محمود مهرداد شكريه
توصيفگر ها :
كامپوزيتهاي ساندويچي با هسته سهبعدي حلقوي پودي , آزمون خمش سهنقطه , آزمون ضربه ثقلي , مكانيزم هاي شكست , استحكام باقي مانده پس از ضربه , شبيه سازي اجزا محدود , معيار شكست هاشين
استاد داور :
هژير بهرامي، رضا جعفري ندوشن، مهدي حجازي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/03/07
كد ايرانداك :
ID1186 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده يكي از مشكالت كامپوزيتهاي ساندويچي متداول در برابر بارگذاريهايي مانند ضربه تورق و جدايش پوسته از هسته است براي ح اين مشك استفاده از تقويتكنندههاي سهبعدي در ساخت چنين ساختارهايي پيشنهاد ميشود در اين پژوهش رفتار نوع جديدي از كامپوزيتهاي سهبعدي توليدشده به روش بافندگي حلقوي پودي در برابر اعمال ضربه ثقلي بررسي و توسط نر افزارهاي اجزاي محدود شبيهسازي ميگردد براي دستيابي به اين هدف پارچههاي اسپيسر سهبعدي داراي هستههاي با سطح مقطع هندسي مختلف بر روي ماشين تخت باف اشتول بافته شدند چهار نوع پارچه سهبعدي بافتهشده به روش بافندگي حلقوي پودي عبارتاند از پارچههاي سهبعدي با سطح مقطع مستطيلي يك طبقه با دو ارتفاع مختلف 12و 19 ميليمتر سطح مقطع مستطيلي دوطبقه و سطح مقطع مثلثي يك طبقه مشخصات بافت همانند طول حلقه و تراك حلقه براي تما پارچههاي بافتهشده يكسان در نظر گرفته شد براي ساخت كامپوزيت ساندويچي از روش تزريق رزين به كمك كيسه خأل و رزين پلياستر غيراشباع استفاده شد به دلي نازك بودن پوسته كامپوزيتهاي ساندويچي ساختهشده پوسته اين ساختارها بهوسيله 1 اليه پارچه تاري پودي از الياف شيشه كه داراي خواص مكانيكي يكساني در جهات تاروپود بودند با استفاده از رزين پلياستر غيراشباع به روش اليه گذاري دستي تقويت شد رفتار مكانيكي كامپوزيتهاي ساندويچي سهبعدي توليدشده با يك نمونه كامپوزيت ساندويچي حاوي هسته فو پلييورتان و پوسته مشابه ساختارهاي مذكور مقايسه شد نتايج آزمون خمش سهنقطه در سطح استاتيكي بر روي نمونهها نشان داد استحكا نمونه كامپوزيت سهبعدي با سطح مقطع مثلثي نسبت به نمونه حاوي هسته فو پلييورتان و نمونهها با ساختارهاي ديگر بيشتر بود همچنين كامپوزيتهاي ساندويچي با هسته سهبعدي حلقوي پودي مقاومت بااليي در برابر تورق و جدايش هسته از پوسته داشتند مدهاي آسيب به وجود آمده در نمونه كامپوزيتهاي ساندويچي با هسته سهبعدي شام شكست فشاري پوسته رويي شكست كششي پوسته زيرين و شكست برشي هسته بود نتايج حاص از آزمايش ضربه ثقلي نشان داد كه نمونههاي كامپوزيت ساندويچي ساختهشده از هستههاي سهبعدي با سطح مقطع مثلثي و مستطيلي دوطبقه نيروي ضربه تا شكست بيشتري را نسبت به ديگر نمونهها تحم نمودند ارزيابي آسيب نمونهها نشان داد كه نمونه كامپوزيت ساندويچي با هسته سهبعدي با سطح مقطع مثلثي و نمونه كامپوزيت ساندويچي با هسته فومي كمترين مقدار ناحيه آسيب را داشتند مدهاي آسيب به وجود آمده در ساختارهاي ساندويچي ساختهشده ترك ماتريس در اثر ضربه در مجاورت ناحيه ضربه خورده در پوسته و نيز تركهاي عرضي در هسته بود هي گونه جدايش هسته از پوسته در كامپوزيتهاي ساندويچي با هستههاي سهبعدي حلقوي پودي ساختهشده مشاهده نشد نتايج آزمون خمش پس از ضربه بر روي نمونههاي آسيبديده تحت ضربه ثقلي براي ارزيابي استحكا كششي و فشاري باقيمانده پس از ضربه ساختارهاي كامپوزيت ساندويچي نشان داد كه بهطور عمده استحكا باقيمانده پس از ضربه در حالت كششي بيشتر از حالت فشاري است نمونه كامپوزيت ساندويچي با هسته مثلثي بيشترين استحكا پس از ضربه را در حالت كششي و فشاري نسبت به ديگر نمونهها به نمايش گذاشت بطوريكه درصد افت استحكا اين نمونه پس از ضربه در حالت كششي 4 درصد بود براي پيشبيني رفتار مكانيكي كامپوزيتهاي ساندويچي با هسته سهبعدي حلقوي پودي در سطح استاتيكي و ديناميكي يك مدل ماكرو مكانيكي اجزاي محدود در نر افزار آباكوس بكار گرفته شد شبيهسازي آزمون خمش بهوسيله ح استاتيكي و آزمون ضربه ثقلي با ح صريح انجا گرفت براي تخمين شروع شكست در ساختار از معيار شكست هاشين در مدل اجزاي محدود استفاده شد نتايج مدل اجزاي محدود در سطح استاتيكي و دين اميكي براي نمونه كامپوزيت ساندويچي با هسته مثلثي انطباق بسيار خوبي با نتايج تجربي داشت براي ساختار با سطح مقطع مستطيلي يك طبقه مدل اجزاي محدود بهخوبي رفتار خمشي را پيشبيني نمود همچنين مدل پيشنهادي قادر است مدهاي آسيب به وجود آمده تحت بارگذاري خمشي و ضربه ثقلي در ساختارها را بهخوبي پيشبيني كند مقايسه تنشهاي پيشبينيشده در جهات مختلف در ساختارهاي با سطح مقطع مثلثي و مستطيلي تحت خمش به روش اجزا محدود حاكي از سفتي برشي بسيار بيشتر ساختار با سطح مقطع مثلثي است كلمات كليدي كامپوزيتهاي ساندويچي با هسته سهبعدي حلقوي پودي آزمون خمش سهنقطه آزمون ضربه ثقلي مكانيز هاي شكست استحكا باقيمانده پس از ضربه شبيهسازي اجزاي محدود معيار شكست هاشين
چكيده انگليسي :
IUT 9010818Degree Ph D Title Experimental and finite element analysis of 3D Integrated weft knitted sandwich composites under dropweight impact testsAuthor Mohammad AzadianSupervisor Dr H Hasani Prof M M ShokriehDepartment Textile EngeeneringDate Jan 1 2018Language PersianAbstract The de bonding of face core is the main problem of the conventional sandwich composites under impactloads The 3D preforms are suggested to solve this problem In this study the behavior of newly designed 3Dintegrated weft knitted sandwich composites 3DIW KSC is investigated under drop weight impacts and ispredicted by finite element method For this purpose the 3D spacer weft knitted fabrics are knitted with differentcross sectional shape on a Stoll flat knitting machine The four types of 3D spacer fabrics are rectangular singledecker with two thickness rectangular double decker and triangular single decker The basic specifications of thefabrics such as loop density remain constant for all samples The vacuum assisted resin transfer molding VARTM with unsaturated polyester resin is used for manufacture of sandwich composites The thin face sheets of 3DIW KSCs are reinforced by sixth layer of E glass woven fabrics with the same specifications in weft and warp directionsand unsaturated polyester resin by hand layup method for increasing rigidity of the face sheets The mechanicalbehavior of 3DIW KSCs is compared with a conventional sandwich composite with the same face sheets and thePU foam core The results of three point bending verify that the strength and stiffness of 3DIW KSCs withtriangular cross sectional shape is higher than the other samples Beside there is no face core de bonding in the3DIW KSCs The failure modes of 3DIW KSCs under bending test are compression failure of upper face tensilefailure of lower face and shear failure of core The results of drop weight impact tests of samples show that the DDUand SDV 3DIW KSCs have higher strength and contact force of impact The estimated damage of samples showsthat the SDV and PF samples have the lowest damage area The failure modes of 3DIW KSCs under impacts are matrix cracks of face sheet in vicinity of impact location and transverse cracks in connecting layers of core There isno observed core face de bonding of 3DIW KSCs The results of bending after impact for evaluation of the residualtensile and compression strength of the damaged samples under drop weight impacts prove that the residual tensilestrength is higher than the residual compression strength of samples The 3DIW KSC with triangular cross sectionalshape has the highest residual tensile and compression strength after impacts The bending and drop weight impactbehavior of 3DIW KSCs are predicted with finite element method by a macro mechanical model The bending anddrop weight simulation is solved with general static and dynamic explicit The Hashin failure criterion is used inmodel to estimate failure initiation The experimental results of bending and drop weight impact test for triangularcross sectional shape have good correlation with finite element model The finite element model has a goodcorrelation with experimental bending results of single decker rectangular cross sectional shape Furthermore theestablished model is able to predict the failure modes of samples under bending and impact loads The comparisonof predicted stress of s11 s22 and s12 between triangular and rectangular cross sectional shape show the higer stiffnessof triangular cross sectional shape Keywords 3DIW KSCs three point bending drop weight impact failure modes residual strength after impact finite element method Hashin failure criterion 139
استاد راهنما :
حسين حسني، محمود مهرداد شكريه
استاد داور :
هژير بهرامي، رضا جعفري ندوشن، مهدي حجازي
