تحلیل عددی گسیختگی پیشرونده گذرای در ورق ساخته شده از مواد مرکب تحت بارگذاری ضربه ای

تحلیل رفتار گذرای مواد کامپوزیتی تحت بارگذاری های دینامیکی شدید، به ویژه در ناحیه الاستوپلاستیک و همراه با گسیختگی پیش رونده، از چالش های مهم در طراحی سازه های پیشرفته محسوب می شود. در این پژوهش، مدلسازی و تحلیل عددی انتشار گذرای امواج تنش الاستوپلاستیک در لمینیت های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) تحت بارگذاری ضربه ای انجام شده است. شبیه سازی ها با استفاده از روش المان محدود و تحلیل دینامیکی صریح در نرم افزار آباکوس صورت گرفته و رفتار غیرخطی ماده با بهره گیری از معیار آسیب Hashin و مدل گسیختگی پیش رونده، همراه با درنظرگرفتن تغییر تدریجی خواص مکانیکی در فرآیند خرابی، مدلسازی شده است.نتایج نشان می دهد که در مراحل اولیه برخورد، امواج فشاری با سرعت بالا در لایه های کامپوزیتی منتشر شده و پس از بازتاب از مرزها، برهم کنش امواج فشاری و کششی موجب تمرکز تنش و آغاز آسیب در نواحی بین لایه ای می گردد. شروع گسیختگی عمدتا در ماتریس و به صورت آسیب کششی و برشی رخ داده و با افزایش شدت بارگذاری، خرابی به الیاف در کشش و فشار گسترش می یابد. همچنین آرایش لایه ها تاثیر قابل توجهی بر پایداری انتشار امواج و تاخیر در شروع خرابی دارد. تحلیل انرژی بیانگر انتقال تدریجی انرژی کرنشی به انرژی شکست با پیشرفت گسیختگی است. نتایج عددی تطابق مناسبی با داده های موجود در مطالعات پیشین نشان می دهد. مدل ارائه شده می تواند ابزار کارآمدی برای پیش بینی همزمان انتشار امواج تنش و گسیختگی پیش رونده در سازه های کامپوزیتی تحت بارگذاری های ضربه ای باشد.

کلیدواژه ها:

مواد کامپوزیتی ، CFRP ، انتشار امواج تنش ، تحلیل دینامیکی صریح ، رفتار الاستوپلاستیک ، گسیختگی پیش رونده ، معیار آسیب Hashin ، روش المان محدود ، بارگذاری ضربه ای