استخراج تجربي پارامترهاي شبيه سازي ضربه سرعت بالا بر صفحه كامپوزيتي به روش تخريب پيش رونده و مدل ناحيه چسبنده

Experimental Measurement of Parameters for High Velocity Impact Simulation on Composite Plate Based On PDM and CZM

پژوهش حاضر آغاز و گسترش خسارت درون و برون لايه اي در صفحه چندلايه كامپوزيتي كولار- اپوكسي در معرض ضربه سرعت بالا با استفاده از يك مدل اجزاي محدود را ارايه مي دهد. خسارت در لايه هاي كامپوزيت به روش تخريب پيش رونده و تورق بين لايه ها با استفاده از مدل ناحيه چسبنده تعريف شده است. آغاز خسارت درون لايه اي با استفاده از معيار هاشين و آغاز تورق بين لايه ها با استفاده از تئوري كشش- جدايش پيش بيني شده و گسترش خسارت هاي درون و برون لايه اي به وسيله كاهش سفتي بر پايه انرژي چقرمگي شكست موجود در نرم افزار آباكوس انجام شده است. در اين تحقيق، پارامترهاي مورد نياز مدل اجزاي محدود از قبيل انرژي چقرمگي شكست به صورت تجربي و با استفاده از آزمايش هايي مانند كشش فشرده و تير يكسر گيردار دوتايي استخراج شده است. اعتبارسنجي مدل اجزاي محدود نيز با استفاده از مقايسه سرعت ضربه زننده پس از برخورد در آزمايش تجربي ضربه با انرژي 160ژول و شبيه سازي عددي انجام شده است. با مشاهده درصد تفاوت پايين بين نتايج آزمايش ضربه با شبيه سازي عددي نتيجه گرفته شد كه خواص مورد نياز شبيه سازي به درستي استخراج شده و معتبر است. در تحقيق حاضر يك مدل معتبر، دقيق و كم هزينه اجزاي محدود با درنظرگرفتن خسارت و نفوذ ضربه زننده براي يك كامپوزيت چندلايه تحت ضربه سرعت بالا را ارايه كرده كه پارامترهاي مورد نياز آن را مي توان به صورت تجربي استخراج كرد.

This paper introduces the initiation and evolution of interlaminar and intralaminar damage in the laminated composite plate under high-velocity impact with the finite element model. Damage in composite layers and delamination between layers are defined based on progressive damage model and cohesive zone modeling. Interlaminar and intralaminar damage initiation are predicted with Hashin criterion and traction-separation law and the damage evolution is predicted with reducing the value of stiffness based on fracture toughness energy that is available in ABAQUS. In this study, needed parameters for the finite element model such as fracture toughness energy are measured experimentally with some tests such as CT and DCB. The finite element model is valid with a velocity comparison of the impactor after impact in experimental impact test with 160J and the numerical simulation. The low percent difference between the experimental and numerical impact results is achieved and thus the needed parameters for simulation is extracted correctly. The present paper introduces a validated, accurate and low-cost finite element model with damage consideration and perforation of impactor for a laminated composite under the high-velocity impact that needed parameters could be measured experimentally.