بررسی عددی شروع رشد تورق در تیر کامپوزیتی یک ‌سرگیردار با دو لبۀ متقارن

هدف اصلی این تحقیق بررسی شروع رشد مُد I تورق در کامپوزیت‌های لایه‌ای چند جهتی با ترک بین دو لایه صفر درجه است. به عبارت دیگر تاثیر لایه‌های دوردست محل تورق، بر توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی در پیشانی ترک و مقدار بار بحرانی نمونه تیر یک‌سرگیردار دولبه بررسی شده است. همچنین شرایط لازم برای تعیین چقرمگی شکست بین لایه‌ای تیر یک ‌سر گیردار دولبه با چیدمان دلخواه، بر اساس معادل‌سازی آن با چیدمان تک‌جهته مشخص شده است. ابتدا تیر یک سر گیردار دولبه کامپوزیتی در نرم‌افزار اجزا محدود ANSYS به صورت سه‌بعدی مدل‌سازی شده و مقدار چقرمگی شکست بین لایه‌ای آن با روش بسته شدن مجازی ترک محاسبه شده است. سپس با مطالعه دقیق توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی برای چیدمان‌های مختلف، پارامتر غیر یکنواختی توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی به نام β، که مقدار آن وابسته به چیدمان لایه‌ها و ابعاد هندسی قطعه است، ارائه شده است. مقایسه نتایج اجزا محدود با نتایج تجربی موجود در منابع دیگر نشان می‌دهد که اگر < 20% β باشد مقدار چقرمگی شکست تیر یک سر گیردار دولبه چند جهتی با خطایی کمتر از 6/3 درصد با چقرمگی شکست کامپوزیت تک‌جهتی برابر است. بنابراین می‌توان مقدار بار بحرانی شروع رشد تورق در چندلایه‌های کامپوزیتی را با دقت خوبی از روابط تحلیلی موجود با داشتن چقرمگی شکست کامپوزیت تک‌جهته بدون انجام آزمایش پیش‌بینی کرد.

چقرمگی شکست؛ تورق؛ تیر یک‌سر گیردار دولبه؛ نرخ رهایی انرژی کرنشی؛ روش اجزا محدود