پيش‌بيني آسيب ناشي از ضربه سرعت آهسته بر ورق هاي كامپوزيتي لايه اي

Low Velocity Impact Damage Prediction in Laminated Composite Plates

در اين پژوهش، يك مدل المان محدود براي تحليل ضربه سرعت پايين بر ورق كامپوزيتي ارائه شده است و با استفاده از آن آسيب ايجاد شده ناشي از برخورد يك ضربه‌زننده، با ورق كامپوزيتي لايه‌اي با سرعت پايين، مورد بررسي قرار گرفته است. براي پيش‌بيني آسيب از تئوري پيشنهاد شده توسط چويي- چانگ و همچنين معيار ساي- هيل استفاده شده است. براي مدل‌سازي و تحليل رفتار ورق از تئوري مرتبه اول برشي و تئوري المان محدود ريتز و براي مدل‌سازي تماس از قانون تماس اصلاح‌شده هرتز استفاده شده است. براي حل زماني معادلات حركت ورق و ضربه‌زننده از روش انتگرال‌گيري نيومارك استفاده شده است. در قسمت نتايج عددي شرايط مرزي مختلف، ابعاد مختلف و لايه‌گذاري متفاوت مورد بررسي قرار گرفته است و به بررسي آسيب ناشي از ضربه سرعت پايين در ورق كامپوزيتي لايه‌اي پرداخته شده است. پارامتر آسيب و ناحيه آسيب ناشي از ضربه، مورد بررسي قرار گرفته است و اثر پارامترهاي مختلف بررسي شده است.

In this paper, a finite element model is presented for the transient analysis of low velocity impact, and the impact induced damage in the composite plate subjected to low velocity impact is studied. The failure criteria suggested by Choi and Chang and the Tsai-Hill failure criteria are used for the prediction of the damage in the composite plate; then the effect of various parameters on the impact induced damage is investigated. The first order shear deformation plate theory and the Ritz finite element method are employed for modeling the behavior of plate, and the modified Hertz contact low is used for the prediction of the contact force through the impact. In the numerical results, the time history of indentation, contact force and stress during the impact and the impact induced damage is investigated. The matrix cracking and delamination in the plies of the laminated composite plate subjected to low velocity impact are studied and the effects of various parameters are investigated.