مدل‌‌سازي رياضي و تحليل حساسيت سوبل در بهينه‌‌سازي پارامترهاي سوراخكاري چندلايه‌‌هاي كامپوزيتي شيشه/اپوكسي

Mathematical Modeling, Sobol Sensitivity Analysis and Optimization of Main Parameters in Drilling of E-glass/epoxy Laminated Composites

در تحقيق حاضر، اثر پارامترهاي مختلف عمليات سوراخكاري مانند سرعت دوراني ابزار، نرخ پيشروي و قطر ابزار بر ميزان آسيب ايجاد شده در محل سوراخكاري چندلايه‌‌هاي كامپوزيتي به صورت آزمايشگاهي و تحليل آماري مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور چندلايه كامپوزيتي شيشه/اپوكسي 12 لايه با پارچه بافته شده شيشه با بافت ساده و با استفاده از روش لايه‌‌چيني دستي ساخته شده و با انجام عمليات سوراخكاري با استفاده از ماشين فرز كنترل عددي، مورد آزمايش قرار گرفتند. آنگاه متغير آسيب تعريف شده و با استفاده از ميكروسكوپ نوري، نواحي آسيب شناسايي و مورد بررسي قرار گرفته است. سپس با استفاده از روش تحليل حساسيت سوبل، به بررسي تأثير هر يك از پارامترهاي ياد شده در بالا، بر متغير آسيب تورقي ايجاد شده در ناحيه سوراخكاري پرداخته شده است. نتايج آماري نشان مي‌‌دهند كه براي تحليل متغير آسيب، مي‌‌بايست اثر همزمان سرعت پيشروي به همراه سرعت دوراني ابزار را در نظر گرفت به طوريكه در قطرهاي پايين، كاهش سرعت پيشروي به همراه كاهش سرعت دوراني موجب كمينه شدن متغير آسيب شده و اين در حالي است كه در قطرهاي بالا، افزايش همزمان دو متغير ياد شده موجب كمينه شدن آسيب تورقي در لايه‌‌هاي خروجي چندلايه كامپوزيتي مي‌‌گردد. تحليل حساسيت سوبل انجام شده نشان مي‌‌دهد كه قطر ابزار، سرعت پيشروي و سرعت دوراني به ترتيب بيشترين تأثير را بر متغير آسيب خواهند داشت.

In the present study, the effect of different parameters including of tool rotational speed, feed rate and tool diameter on the damage caused by drilling operations near the drilling hole in the E-glass/epoxy composite laminates with twelve layers of plain woven fabric manufactured using hand lay-up method was investigated and the experimental tests conducted on them. Then, using the Sobol statistical sensitivity analysis method, the effect of the above-mentioned parameters on the induced damage near the drilling hole was investigated. The statistical and experimental results show that for analyzing the damage variable, the simultaneous effect of rotational velocity in conjunction with feed rate of the drilling tool should be taken into account in order to minimize the damage variable, so that in the low velocities, the reduction of feed rate along with the reduction of the rotational speed causes the damaged variable to be minimized, while at the same time, in the high diameters, the simultaneous increase of the two mentioned parameters, minimizes delamination induced damage in laminated composites. The Sobel sensitivity analysis shows that the diameter of the tool, the velocity, and the rotational speed will have the greatest effect on damage variable in laminated composites, respectively