شماره ركورد
23946
شماره راهنما
MEC2 257
عنوان
مطالعه عددي رشد آسيب پيشرونده در كامپوزيتهاي خود-ترميم شونده مبتني بر الياف توخالي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1403/06/27
صفحه شمار
98 ص.
استاد راهنما
حميد بهشتي
كليدواژه فارسي
كامپوزيت پليمري خودترميمشونده , خواص مكانيكي , بازده ترميم , روش المانمحدود
چكيده فارسي
يكي از بزرگترين مشكلات قطعات كامپوزيتي در حين كار، ايجاد و رشد ميكروترك در آنها ميباشد. رشد اين ميكروتركها و به هم پيوستن آنها ميتواند باعث شكست سازه كامپوزيتي شود. براي حل اين مشكل، محققان بهخصوص در طي سالهاي گذشته تلاش بسياري كردهاند تا با ساخت مواد خودترميمشونده، تركهاي ايجاد شده را ترميم كنند و مانع شكست كل قطعه شوند. براي ارزيابي اين مواد، آزمونهاي مختلفي مانند آزمون TDCB و DCB بهمنظور بررسي ميزان كارايي ترميم در اين قطعات طراحي شده است.
در اين تحقيق، با مدلسازي اجزاي محدود آزمونهاي TDCB و DCB از جنس كامپوزيتهاي خودترميمشونده مبتني بر آوند رشد آسيب در آنها مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور، المانهايي با ضخامت صفر در مسيرهاي پيشبيني شده براي رشد ترك تعبيه شدند و طبق معادلات كشش-جدايش دوخطي، خواص و پارامترهاي آسيب به آنها اختصاص داده شد. در ادامه، با بارگذاري اوليه روي مدلها، نتايج رشد آسيب در آنها گزارش شده است. پس از آن، با جايگزينكردن المانهاي آسيبديده با المانهاي سالم و با خواص جديد، پيشبيني رفتار ترميم در اين نوع كامپوزيتها انجام شده است. در نهايت، با تغييراتي روي اندازه قطر و فاصله آوندها از هم، تأثير آن بر بيشينه نيرو و انرژي شكست گزارش شد.
نتايج در نمونه TDCB نشان ميدهد كه با كوچكتر شدن قطر آوندها از 9/0 تا 1/0 ميليمتر، 25 درصد نيروي بيشينه افزايش پيدا ميكند. همچنين، با كاهش فاصله آوندها از 5 تا 5/1 ميليمتر، بيشينه نيرو تا 5 درصد كاهش پيدا ميكند. علاوه بر اين، نتايج در بررسي نمونه DCB نشان ميدهد كه افزايش قابلتوجهي در نرخ آزادسازي انرژي كرنشي نمونهها با افزايش قطر آوندهاي توخالي اتفاق ميافتد. بدين ترتيب، با افزايش قطر آوندها به 680 ميكرومتر، نرخ آزادسازي انرژي كرنشي 790 ژول بر متر مربع گزارش شده است كه نسبت به نمونه معيار، افزايش بالاي 50 درصد داشته است.
كليدواژه لاتين
Self-healing polymer composite , mechanical properties , repair efficiency , finite element method
عنوان لاتين
Numerical study of progressive damage in self-healing composites based on hollow fibers
گروه آموزشي
مهندسي مكانيك
چكيده لاتين
One of the biggest problems with composite materials during operation is the formation and growth of microcracks within them. The growth of these microcracks and their coalescence can lead to the failure of the composite structure. To address this issue, researchers, especially in recent years, have made significant efforts to develop self-healing materials that can repair the generated cracks and prevent the failure of the entire component. Various tests, such as the TDCB and DCB tests, have been designed to evaluate the effectiveness of the repair in these materials.
In this research, the finite element modeling of the TDCB and DCB tests using self-healing composites was investigated based on the damage growth pathways. For this purpose, zero-thickness elements were embedded in the predicted crack growth paths, and properties and damage parameters were assigned to them according to the bilinear traction-separation equations. Subsequently, initial loading on the models was performed, and the results of damage growth were reported. After that, by replacing the damaged elements with healthy elements with new properties, the repair behavior in these types of composites was predicted. Finally, by modifying the diameter and spacing of the vessels, the impact on the maximum force and fracture energy was reported.
The results from the TDCB sample indicate that as the diameter of the vessels decreases from 0.9 to 0.1 millimeters, the maximum force increases by 25 percent. Additionally, with a reduction in the spacing of the vessels from 5 to 5.1 millimeters, the maximum force decreases by up to 5 percent. Furthermore, the results from the DCB sample show that there is a significant increase in the rate of strain energy release in the samples with an increase in the diameter of the hollow vessels. Thus, with an increase in the diameter of the vessels to 680 micrometers, the rate of strain energy release is reported to be 790 joules per square meter, representing an increase of over 50 percent compared to the standard sample.
تعداد فصل ها
5
استاد مشاور خارج از دانشگاه
رامين جهادي
فهرست مطالب pdf
76101
نويسنده