مطالعه رفتار خمشي تورق در صفحه كامپوزيتي دايروي با استفاده از تئوري تغييرشكل برشي مرتبه سوم

Study of bending behavior of delamination in circular composite plate using third order shear deformation theory

سازه­هاي كامپوزيتي به دليل ويژگي­هاي عالي نظير انعطاف پذيري و نسبت استحكام به وزن بالا و همچنين اهميتي كه در صنايع دارند، همواره مورد توجه قرار گرفته­اند. كيفيت كامپوزيت­ها در اثر عيوبي كه در آن­ها حين توليد يا بارگذاري بوجود مي­آيد، كاهش مي­يابد. عيب تورق كه يكي از مهمترين و متداول­ترين عيوب موجود در كامپوزيت­ها مي­باشد، ممكن است تحت بارگذاري نظير بارگذاري خمشي با رشد نيز همراه باشد كه اين خود باعث ايجاد شكست در كامپوزيت­ها مي­شود. در اين تحقيق رشد تورق يك صفحه­ي كامپوزيتي دايره­اي مورد بررسي قرار گرفت. هندسه­ي تورق دايره­اي شكل و بارگذاري از نوع خمشي فرض شد. معادلات غيرخطي حاكم ابتدا با در نظر گرفتن تئوري تغييرشكل برشي مرتبه سوم بدست آمدند و سپس با استفاده از روش هموتوپي طيفي حل ­شدند. علاوه براين، اثرات شعاع و عمق تورق روي نرخ رهايش انرژي بررسي گرديد و مشاهده شد كه با افزايش شعاع تورق، نرخ رهايش انرژي تا شعاع تورق بحراني 0/7 افزايش يافته و سپس كاهش مي­يابد. همچنين با افزايش عمق تورق از 0/14 به 0/48 نرخ رهايش انرژي افزايش مي­يابد. نتايج اين تحقيق مطابقت خوبي را با نتايج اجزاي محدود و نتايج تحليلي ديگر نشان داد. كليدواژه‌ها

The composite structures have many applications in military, aerospace, marine, transportation, and sporting goods industries where the strength to weight performance of the structure is especially important. The quality and strength of composite plates are always decreased due to defects arisen during construction and service. One of the important and most common defects in composite plates is delamination and its propagation. In the present research the delamination propagation of a composite circular plate is investigated. The geometry of delamination is also assumed to be circular and the plate is subjected to a bending load. The nonlinear governing equations are first obtained using third order shear deformation theory. Then, these equations are coded and solved using spectral homotopy analysis method (SHAM). Moreover, the effects of radius and depth of the delamination on energy release rate are studied. It can be seen that the radius of delamination increases, the strain energy release rate increases to a critical radius 0.7 and then decreases. Also, with increasing delamination depth from 0.14 to 0.48, the the strain energy release rate increases. The results of the present research are in good agreement with the FE results and also the available analytical results.