%34تخفیف

بررسی عددی زوال کامپوزیت‎های پیشرفته چندراستا تحت ضربه بالستیک عمودی

تعداد 140صفحه درword

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانيک-طراحی کاربردی

بررسی عددی زوال کامپوزیت‎های پیشرفته چندراستا تحت ضربه بالستیک عمودی

این پایان نامه به بررسی رفتار مکانیکی کامپوزیت‎های پيشرفته چند راستا يا NCF که یکی از انواع کامپوزیت‎های سه بعدی می‎ّباشند می‎پردازد. کامپوزیت‎های سه بعدی در بارگذاری ضربه‎ای در مقایسه با کامپوزیت‎های دوبعدی دارای ارجحیت هستند چرا که اولا خواص مکانیکی بهتری در راستای ضخامت هستند و ثانیا تا حد امكان از جدایش لایه ها جلوگيري نموده و مقاومت در برابر ضربه را افزايش مي‎دهند.

در پایان نامه حاضر ضربه بالستیک یک پرتابه صلب به یک سازه دوخته شده از یک کامپوزیت سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا مدلی جهت درنظر گرفتن هندسه خاص ناشی از دوخت این کامپوزیت‎ها ارائه شده است. سپس ثابت‎های الاستیکِ محاسبه شده مبتنی بر رهیافت سلول واحد، مورد استفاده قرار گرفته‎است. پس از آن یک مدل آسیب و معیار شکست مناسب به مدل اختصاص داده شده و نهایتا مدلسازی عددی پدیده ضربه روی مدل بدست آمده در مراحل قبل، توسط نرم‎افزار تجاری انسیس شبیه‎سازی شده است. نتایج حاصله نشان از تاثیر اندک شرایط تکیه‎گاهی در برخوردهای با سرعت بالا دارد. اما در دیگرسو، بیانگر افزایش حجم تخریب سازه،‌ با افزایش سرعت اولیه و کاهش تعداد لایه‎های می‎باشد. کلمات کلیدی: کامپوزیت سه بعدی دوخته شده، ضربه بالستیک، مدل مکانیک آسیب پیوسته

دسته: فنی و مهندسی, مهندسي مکانيک برچسب: بررسی عددی زوال کامپوزیت‎های پیشرفته چندراستا تحت ضربه بالستیک عمودی

توضیحات
نظرات (0)

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه.. 11

1-1- مقدمه.. 11

1-2- پیشینه تحقیق.. 13

1-3- اهداف پایان نامه.. 17

1-4- ساختار پایان نامه.. 18

مروری بر کامپوزیت‎ها.. 21

2-1- مقدمه‎ 21

2-1-1- کامپوزیت‎های فایبری.. 23

2-1-2- کامپوزیت‎های دارای ذره‎های ریز.. 29

2-1-3- کامپوزیتهای چندلایه.. 30

2-2- کامپوزیت‎های چندلایه‎ای فایبری پایه پلیمری.. 30

2-2-1- کامپوزیت‎های چندلایه‎ای دوبعدی.. 33

2-2-2- کامپوزیت‎های چندلایه‎ای سه بعدی.. 35

2-2-2-1- چندلایه‎های 3D Woven. 36

2-2-2-2- چندلایه‎های 3D Braided. 38

2-2-2-3- چندلایه‎های 3D Knitted. 39

2-2-2-4- چندلایه‎های 3D Stitched. 40

2-2-2-5- چندلایه‎های Z-Pinned. 45

ثابت‎های الاستیک چندلایه‎های 3D Stitched.. 47

3-1- مقدمه‎ 47

3-2- معادله مشخصه ‎ ماکروسکوپیک و ماتریس سختی.. 48

3-3- ارتباط بین تنش‎ها و کرنش‎های ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک 53

3-4- مدل المان محدودِ سلول واحد.. 55

شکست چندلایه‎های کامپوزیتی.. 62

4-1- مقدمه.. 62

4-2- مودهای مختلف شکست در یک لایه کامپوزیتی.. 62

4-3- تئوری‎های مختلف شکست در یک لایه‎ کامپوزیتی.. 64

4-3-1-معیارهای مبتنی بر پدیده شکست:.. 64

4-3-2-معیارهایی که مبتنی بر مودهای مختلف شکست هستند: 68

4-4- لایه‎لایه شدن.. 71

4-5- شکست لامینیت.. 72

شروع و رشد آسیب.. 74

5-1- مقدمه.. 74

5-2- مکانیک آسیب.. 74

5-3- مدل‎های نرم‎افزاری شکست و آسیب.. 76

5-3- 1- مدل آسیب در نرم‎افزار ABAQUS. 77

5-3- 2- مدل آسیب در نرم‎افزار LS-DYNA.. 81

5-3- 3- مدل ماده، شکست و آسیب در نرم‎افزار ANSYS AUTODYN.. 84

6- ضربه در چندلایه‎های کامپوزیتی.. 91

6-1- مقدمه.. 91

6-2- انواع ضربه.. 91

6-2-1- ضربه سرعت پایین.. 93

6-2-2- ضربه سرعت بالا.. 94

6-3- نرخ کرنش.. 96

6-3-1- تاثیر نرخ کرنش بر سختی و استحکام کامپوزیت‎ها.. 98

6-4- آسیب ناشی از ضربه.. 101

مدلسازی پدیده ضربه.. 105

7-1- مقدمه.. 105

7-2- شرح مساله.. 105

7-3- نتایج.. 109

7-3- 1- روند ضربه و تخریب هدف.. 109

7-3- 2- بررسی تغییرات سرعت پرتابه و زمان نفوذ.. 111

7-4- 4- وضعیت ناحیه آسیب‎دیده.. 116

نتیجه گیری و پیشنهادات.. 119

8-1- نتیجه گیری.. 119

8-2- پیشنهادات.. 120

فهرست منابع و مآخذ.. 121

فهرست جداول

عنوان و شماره صفحه

جدول 2-1- مقایسه خصوصیات فیزیکی و مکانیکی گونه‎های فلزی، فایبری و ماتریسی برخی مواد ]16[ 24

جدول 2-3- خصوصیات مکانیکی چند ماتریس پلیمری ترموست ]18[ 26

جدول 2-4- خصوصیات مکانیکی چند ماتریس پلیمری ترموپلاستیک ]18[ 26

جدول 2-5- بررسی مقایسه خصوصیات ماتریس‎های پلیمری ترموست و ترموپلاستیک]28[ 26

جدول 3-1- کمیت و کیفیت هندسی مدل نرم‎افزاری سلول واحد 56

جدول 3-2- ثابت‎های الاستیک اولیه اجزای تشکیل‎دهنده لامینا 56

جدول 3-3- ثابت‎های الاستیک لامینای با زوایای 45 و 45- درجه ]20[ 59

جدول 3-4- ثابت‎های الاستیک لامینای با زوایای 0 و 90 درجه ]20[ 60

جدول 4-1- دو فرم عمده و معمول معیارهای شامل ترم‎های تنش تا مرتبه دوم و مثالهایی از هرکدام ]17[ 65

جدول 4-2- ضرایب معیار تسای-وو ]11[ 66

جدول 4-3- ضرایب معیار هافمن ]11[ 67

جدول 4-4- عبارات مودهای پنج‎گانه شکست در تئوری ماکزیمم تنش 69

جدول 4-5- عبارات مودهای پنج‎گانه شکست در تئوری ماکزیمم کرنش 69

جدول 4-6- عبارات مودهای چهار‎گانه زوال در تئوری هشین-روتم]4[ 70

جدول 4-7- عبارات مودهای چهار‎گانه شکست در تئوری هشین]4[ 70

جدول 4-8- روابط تئوری شکست چنگ-چنگ]3[ 71

جدول 5-1- روابط چهارگانه تئوری هشین بعنوان مبنای شکست در نرم‎افزار ABAQUS 78

جدول 5-2- روابط تنش-جابجایی معادل در طول پروسه آسیب در نرم‎افزار ABAQUS 80

جدول 5-3- معیارهای سه‎گانه شکست فایبر در نرم‎افزار LS-DYNA 82

جدول 5-4- معیارهای شکست ماتریس در نرم‎افزار LS-DYNA 82

جدول 6-1- تغییرات مدول برشی گلاس-اپوکسی و کربن-اپوکسی بافته شده با نرخ کرنش ]27[ 100

جدول 6-2- تغییرات مدول الاستیک در راستای ضخامت با نرخ کرنش، برای سه قطعه بافته شده ]27[ 101

جدول 7-1- خصوصیات پرتابه.. 106

جدول 7-2- خصوصیات فیزیکی اجزای تشکیل‎دهنده کامپوزیت 106

جدول 7-3- خصوصیات مکانیکی لامینای صفر درجه‎ی دوخته شده 107

جدول 7-4- خصوصیات مکانیکی لامینای نود درجه‎ی دوخته شده 108

جدول 7-5- زمان نفوذ پرتابه در سرعت‎ اولیه، تعداد لایه‎ها و شرایط مرزی مختلف 112

جدول 7-6- سرعت خروجی پرتابه در سرعت‎ اولیه، تعداد لایه‎ها و شرایط مرزی مختلف 112

فهرست شکل ها

شکل 2-1- بافت کامپوزیتی ماهیچه‎های بدن انسان ]16[ 22

شکل 2-2- سه گونه ماتریس پلیمری ]8[ 25

شکل 2-3- نمودار تنش-کرنش دو ماده پلیمری تحت کشش تنش یک جهته ]55[ 27

شکل 2-4- تاثیر دمای انجام تست بر نمودار تنش-کرنش یک ماده پلیمری ]55[ 28

شکل 2-5- تاثیر نرخ کرنش بر نمودار تنش-کرنش یک ماده پلیمری]55[ 28

شکل 2-6- نمونه‎ای از کامپوزیت‎های چندلایه‎ی فلزی در ترموستات ]8[ 30

شکل 2-7- مقیاس‎های مختلف آنالیز در چندلایه‎های کامپوزیتی ]10[ 31

شکل 2-8- شماتیک یک لامینای تک جهته و یک لامینای بافته‎شده ]17[ 31

شکل 2-9- رابط تنش-کرنش اجزای یک لامینا ]8[ 32

شکل 2-10- شماتیک لامیناهای با زوایای مختلف که بعد از اتصال، تشکیل یک لامینت می‎دهند]8[ 32

شکل 2-11- شماتیک یک چندلایه دوبعدی]12[ 33

شکل 2-12- مقایسه استحکام کششی و فشاری درون صفحه‎ای و برون صفحه‎ای یک چندلایه دوبعدی]12[ 33

شکل 2-13- میزان کاهش استحکام کششی و فشاری درون صفحه‎ای یک چندلایه دوبعدی تحت بارهای ضربه‎ای مختلف]12[ 34

شکل 2-14- الگوهای مختلف گونه‎ی دوبعدی پارچه‎های بافته‎شده]18[ 36

شکل 2-15- شماتیک دیگری از چند الگوی گونه‎ی دوبعدی پارچه‎های بافته‎شده ]12[ 37

شکل 2-16- انواع تکنیک‎های بافت چندلایه‎های سه‎بعدی]23[ 37

شکل 2-17- الف) شماتیک ماشین ساخت چندلایه‎های سه‎بعدی متعامد، ب) مثالی از بافت چندلایه چند محوره و ج) بافت سه‎بعدی منجر به ساختار ساندویچی]12[ 38

شکل 2-18- شماتیک کلی بافت قیطانی ]12[ 39

شکل 2-19- الف)دو روش مرسوم بافت کشبافی ب)شماتیک چندلایه کشبافی سه بعدی ]12[ 40

شکل 2-20- شماتیک یک چندلایه دوخته شده سه‎بعدی ]6[ 41

شکل 2-21- نمای جانبی یک چندلایه دوخته شده و نخ دوخت آن ]12[ 42

شکل 2-22- الگوهای مختلف دوخت سه‎بعدی: دوخت قفلی تصحیح شده، قفلی و زنجیره‎ای ]12[ 42

شکل 2-23- طرح نمای فوقانی یک چندلایه دوخته‎شده: طرح مستقیم، قطری، زیگزاگ، دوخت جدولی]12[ 43

شکل 2-24- آسیب‎های محتملی که چندلایه‎های دوخته‎شده را تهدید می‎کند: الف)شکست فایبرهای درون صفحه‎ای، ب)ناهمراستایی فایبرهای درون صفحه‎ای، ج)شکل‎گیری نواحی کوچک پر از رزین، د)اعوجاج فایبرهای دوخت بعلت تراکم بالای لامینای اولیه ]12[ 44

شکل 2-25- چگونگی کنترل رشد ترک توسط نخ دوخت در چندلایه‎های دوخته‎شده ]12[ 44

شکل 2-26- پروسه ساخت چندلایه‎های پین‎دار ]12[ 45

شکل 3-1-دستگاه مختصات مادي و كلي.. 51

شکل 3-2- کوچکترین جزء تکرارشونده در چندلایه دوخته شده شامل الیاف درون صفحه‎ای (که در اینجا در جهت 45- درجه قرار دارند)، نخ‎های دوخت رد شده روی لایه‎ها و حفره‎های لوزی شکل حاوی رزین]19[ 55

شکل 3-3- کوچکترین جزء تکرارشونده در چندلایه دوخته شده شامل الیاف درون صفحه‎ای در زوایای 0 و 90 درجه و کانال‎های سرتاسری حاوی رزین]25[ 55

شکل 3-4- پارامترهای هندسی طول و عرض حفره رزین، گام و فاصله ردیف‎های نخ دوخت در یک لامینای 45 درجه]19[ 56

شکل 3-5- مدل میکرومکانیک مونتاژ استوانه کامپوزیتی]19[ 57

شکل 3-6- مدل‎سازی و تحلیل نرم‎افزاری سلول واحد]19[ 58

شکل 4-1- مودهای مختلف شکست در مقیاس میکرو (فایبر و ماتریس)]16[ 63

شکل 5-1- مدل توصیفی آسیب.. 75

شکل 5-2- نمودار تنش-جابجایی معادل در پروسه رشد آسیب در نرم‎افزار ABAQUS 79

شکل 5-3- نمودار رشد اندیس آسیب برحسب جابجایی معادل در نرم‎افزار ABAQUS 80

شکل 5-4- تغییرات اندیس آسیب بصورت تابعی از کرنش برای های مختلف 83

شکل 5-5- مساحت نمایانگر انرژی شکست 89

شکل 6-2: تاثیرات نرخ کرنش بر نمودار تنش-کرنش قطعات کربن- اپوکسی تک‎جهته در سه نرخ کرنش مختلف ]27[ 98

شکل 6-3: تاثیرات نرخ کرنش بر نمودار تنش-کرنش قطعات کربن- اپوکسی بافته شده (سمت راست)، شیشه- اپوکسی بافته شده (سمت چپ) ]27[ 99

شکل 6-4: تاثیرات نرخ کرنش بر مدول کششی قطعات کامپوزیتی بافته شده از جنس الیاف کربن، کولار و شیشه با ماتریس پلیمری مشابه ]27[ 100

شکل 7-1- گسسته‎سازی پرتابه و جسم هدف توسط المان‎های سه‎بعدی 106

شکل 7-2- موقعیت هدف و پرتابه در زمان اولیه 109

شکل 7-3- موقعیت هدف و پرتابه پس از 0.012 ms. 109

شکل 7-4- موقعیت هدف و پرتابه پس از 0.027 ms. 110

شکل 7-5- موقعیت هدف و پرتابه پس از 0.03 ms 110

شکل 7-6- موقعیت هدف و پرتابه پس از 0.04 ms 110

شکل 7-7- موقعیت هدف و پرتابه پس از 0.05 ms 111

شکل 7-8- موقعیت هدف و پرتابه پس از 0.059 ms. 111

شکل 7-9- نمودار سرعت خروجی پرتابه برحسب سرعت اولیه برای شش لایه متقارن با تکیه‎گاه تماما صلب.. 113

شکل 7-10- نمودار سرعت خروجی پرتابه برحسب سرعت اولیه برای شش لایه متقارن با تکیه‎گاه تماما ساده.. 113

شکل 7-11- نمودار سرعت خروجی پرتابه برحسب سرعت اولیه برای سه‎لایه با تکیه‎گاه تماما صلب.. 114

شکل 7-12- نمودار سرعت خروجی پرتابه برحسب سرعت اولیه برای سه‎لایه با تکیه‎گاه تماما ساده.. 114

شکل 7-13- نمودار تغییرات سرعت پرتابه برحسب زمان برای شش لایه متقارن با تکیه‎گاه تماما صلب.. 115

شکل 7-14- نمودار تغییرات سرعت پرتابه برحسب زمان برای شش لایه متقارن با تکیه‎گاه تماما ساده.. 115

شکل 7-15- نمودار تغییرات سرعت پرتابه برحسب زمان برای سه‎لایه با تکیه‎گاه تماما صلب.. 116

شکل 7-16- نمودار تغییرات سرعت پرتابه برحسب زمان برای سه‎لایه با تکیه‎گاه تماما ساده.. 116

شکل 7-17- کانتور توزیع تنش ایجاد شده در قطعه شش لایه با تکیه‎گاه تماما صلب تحت سرعت‎های اولیه مختلف.. 117

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسی عددی زوال کامپوزیت‎های پیشرفته چندراستا تحت ضربه بالستیک عمودی”

امتیاز 0 از 5 از 0 دیدگاه

قیمت اصلی 35,000 تومان بود.قیمت فعلی 23,000 تومان است.

تاریخ ایجاد بهمن 30, 1399
تاریخ بروزرسانی اسفند 13, 1401
فروش 0
دیدگاه 0

شرایط استفاده از محصول

تمام محصولات به ازای پرداخت پروژه تنها قابل استفاده می باشند. این بدین معنی است که برای استفاده از یک یا چند محصول ، لازم به خرید آن محصول است.

مزایای خرید این محصول:

دسترسی به فایل به صورت همیشگی
پشتیبانی رایگان
پشتیبانی 24 ساعته محصول
بازگشت وجه در صورت عدم رضایت مشتری

مشاهده قوانین سایت