تعيين تحليلي و عددي تنش هاي پسماند در كامپوزيت هاي ضخيم به روش سوراخكاري عميق

تعيين تحليلي و عددي تنش هاي پسماند در كامپوزيت هاي ضخيم به روش سوراخكاري عميق

در اين تحقيق روش سوراخكاري عميق براي تعيين تنش هاي پسماند در چند لايه‌هاي ضخيم به روش‌هاي تحليلي و عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. براي توسعه روش سوراخكاري عميق در كامپوزيت هاي ضخيم، دو روش تحليلي و يك روش عددي انتخاب شده است. روش هاي تحليلي مورد مطالعه بر پايه معادلات ارايه شده توسط ليخينسكي و ساوين مي باشند. براي حل عددي نيز از نرم افزار المان محدود ANSYS 11 استفاده شده است. در روش سوراخكاري عميق، نخست يك سوراخ كوچك به صورت عمود بر سطح ايجاد شده و قطر آن با دقت زياد اندازه‌گيري مي‌شود. آنگاه پس از اعمال تنش‌هاي پسماند و تغيير قطر سوراخ، تغييرات قطر با دقت زياد اندازه‌گيري و ثبت خواهند شد. مقادير تنش‌هاي پسماند با توجه به تغييرات قطر تعيين مي‌شوند. به منظور شبيه‌سازي روش سوراخكاري عميق (SDHD)، يك مدل سه بعدي تحت تاثير سه نوع بارگذاري مختلف در جهت الياف، عمود بر الياف و بارگذاري برشي قرار خواهد گرفت. در روش تحليلي ليخينسكي، جابجايي در زواياي 0 ، 90 و 180 درجه تحت تاثير بارگذاري عمودي مطالعه شده است. در روش تحليلي ساوين، تغيير شكل سوراخ در حضور تنش هاي پسماند عمودي و برشي به‌صورت پيوسته مطالعه شده است. نتايج دو روش تحليلي با نتايج تحليل عددي تطابق مناسبي را نشان مي‌دهند.

In this paper, deep hole drilling method for measurement of non-uniform residual stress in thick composite laminated plates is simulated. The deep hole method is a well known method for measurement of residual stress in large metallic components. In this method, first a hole is drilled perpendicular to the surface of the laminate and the hole diameter is measured accurately after wards. Then, by trepanning process the residual stresses will be released. The hole diameter is re-measured accurately and recorded. Finally, the residual stresses can be calculated through the difference in diameter of the hole. The finite element software, ANSYS 11. is used for analysis and simulation of the method. Also, for three dimensional simulation of the deep hole drilling method the three-dimensional "solid brick layered 46" is used. The hole diameter was 10mm that is smaller than other dimensions. First, convergence test has been applied to optimize the size of the mesh so that the results are reliable. Three types of loading Fx, Fy and Fxy were applied to finite element analysis. These results have been compared with Lekhnitskii?s solution and Savin ?s for orthotropic materials. Lekhnitskii solved problems for stresses around different shapes of holes under different loads using series method. As it can be observed the results of this simulation are in good agreement with Lekhnitskii?s and Savin ?s solution.