بررسی توزیع بار گذرای ناشی از شکسته شدن الیاف در مواد مرکب ساده و هیبریدی

در این تحقیق، توزیع بار گذرای ایجاد شده در اثر شکسته شدن الیاف و تاثیر هیبرید شدن یک تک لایه مرکب بررسی شده است . تنش گذرا، پاسخ دینامیکی سیستم در اثر ایجاد ناپیوستگی در الیاف، از لحظه گسسته شدن تا لحظه رسیدن به حالت تعادل می باشد.عبارت هیبرید، عموما برای توصیف مواد مرکبی استفاده میشود که بیش از یک نوع الیاف در یک ماتریس مشترک قرار گیرد. برای این منظور، معادلات تعادل دینامیکی حاکم بر تک لایه مرکب با ابعاد محدود و در حضور گسستگی استخراج شده و تاثیرات جابه جایی محل گسستگی در راستای الیاف و عمود بر آن مورد بررسی قرار گرفته است. برای استخراج معادلات از تئوری شیرلگ استفاده شده است. در این تئوری، بار محوری فقط توسط فیبر تحمل می شود و ماتریس فقط تنش برشی را تحمل می کند. برای حل معادلات دیفرانسیل جابه جایی الیاف از روش تفاضل محدود صریح استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که با جابه جایی محل گسستگی الیاف در راستای طولی و عمود بر آن، میزان ضریب تمرکز تنش و در نتیجه میزان بار محوری در فیبر نوک ترک افزایش می یابد. با افزایش فاصله از محل گسستگی، میزان بار اعمال شده به الیاف و همچنین فراجهش دینامیکی در آن کاهش می یابد. در یک تک لایه با 25 فیبر و برای حالت یکه فیبر شماره سیزده (فیبر وسط) گسسته شود، میزان فراجهش در فیبرهای چهاردهم، شانزدهم و بیست و دوم به ترتیب برابر 1/159، 1/065 و 1/009 می باشد.

کلیدواژه ها:

مواد مرکب ، الیاف ، ماتریس ، ضریب تمرکز تنش ، فراجهش دینامیکی