ارزیابی آسیب لوله های کامپوزیتی رشته پیچی شده تحت بارگذاری جانبی با روش نشرآوایی و شبیه سازی المان محدود

استفاده از ساختارهای کامپوزیتی جدار نازک به طور فزاینده در طراحی وسایل نقلیه ی سبک وزن با ظرفیت جذب انرژی بالا درتصادف ها، مورد اهمیت دارد. کامپوزیت های تقویت شده با الیاف، مانند پلیمر های تقویت شده با الیاف شیشه به دلیل ویژگی هایی مانند وزن سبک و خواص مکانیکی بالایی که دارند علاوه بر صنایع خودروسازی، توجه روزافزونی را در دیگر صنایع به خود جلب کرده اند. کامپوزیت های تقویت شده با الیاف، انرژی وارده را به سازوکار های مختلفی صرف خرابی ساختار خود می کنند که از نظر آسیب در سازه؛ جدایش الیاف از ماتریس، شکست الیاف و ترک خوردگی ماتریس، از شایع ترین مکانیزهای خرابی می باشند. در این پژوهش با بررسی تحقیقات گذشته، پارامتر های طراحی لوله های ساخته شده با الیاف شیشه و ابعاد بهینه جهت ساخت تعیین گردید، سپس با روش های مکانیکی، نشرآوایی و شبیه سازی المان محدود به بررسی انواع سازوکار های خرابی در نمونه های رشته پیچی شده با زاویه ۴۵ درجه پرداخته شد، بررسی خرابی توسط روش نشرآوایی نشان داد که سازوکار غالب خرابی برای نمونه ها، شکست الیاف می باشد. به منظور شبیه سازی دقیق رفتار نمونه ها  با توسعه زیرروال وی یومت (VUMAT) و به کمک معیارهای آسیب هاشین سه بعدی برای شروع آسیب و معیار آسیب پیوسته در پیش بینی  گسترش خرابی استفاده شد. تطابق نمودارهای تجربی بدست آمده با نتایج حاصل از زیرروال توسعه داده شده، مدل مورد نظر را به جهت پیش بینی رفتار نمونه کامپوزیتی حتی بعد از حداکثر نیروی قابل تحمل به خوبی تایید کرد.  مقایسه نمودارهای نیرو جابجایی با داده های انرژی حاصل از روش نشرآوایی مبین قابلیت روش نشرآوایی برای پیش بینی رفتار لوله های کامپوزیتی، تحت بارگذاری جانبی می باشد.

کلیدواژه ها:

VUMAT subroutine ، Acoustic emission ، Failure mechanisms ، ۳D Hashin ، Composite tubes ، زیرروال وی یومت ، نشرآوایی ، مکانیزم های خرابی ، هاشین سه بعدی ، لوله های کامپوزیتی