بررسي پارامترهاي موثر در تعيين تنش هاي پسماند در صفحات فلزي و چندلايه‌هاي كامپوزيتي با روش شيارزني

Investigation of Important Parameters in Residual Stress Determination in Isotropic Plates and Laminated Composites by Slitting Method

روش شيارزني يكي از روش هاي پركاربرد در اندازه گيري تنش هاي پسماند است كه طي آن شياري در چند مرحله در قطعه مورد نظر ايجاد شده و كرنش هاي آزاد شده در هر مرحله به وسيله كرنش سنج ثبت مي شود. ارتباط بين كرنش هاي ثبت شده و تنش هاي پسماند به وسيله ماتريس ضرايب نرمي صورت مي گيرد. در اين تحقيق به كمك روش اجزاي محدود، پارامترهاي موثر در محاسبه مقادير ضرايب نرمي براي صفحات فلزي ايزوتروپيك و همچنين چند لايه هاي كامپوزيتي بررسي شده است. در ابتدا فرايند شبيه‌سازي براي صفحات ايزوتروپيك به‌صورت دو و سه بعدي انجام گرفته است. نتايج به‌دست آمده بيانگر تطابق كامل نتايج دو مدل است. براي محاسبه ضرايب نرمي نياز به محاسبه كرنش متوسط در محل كرنش سنج است. براي اين كار از روش هاي مبتني بر كرنش و مبتني بر جابه‌جايي استفاده شده است. همچنين با مقايسه ترك و شيار، تاثير عرض شيار بر ضرايب نرمي بررسي شده است. سپس ميزان كرنش ثبت شده توسط كرنش‌سنج‌هاي با طول اندازه‌گيرهاي مختلف مقايسه و مشخص شد با استفاده از كرنش‌سنج هاي با طول اندازه‌گير كمتر، ميزان كرنش ثبت شده افزايش يافته و در نتيجه خطاي اندازه گيري كاهش مي‌يابد. در نهايت با استفاده از مدل سه بعدي ارايه شده ضرايب نرمي براي دو چندلايه اي كامپوزيتي كربن- اپوكسي و شيشه- اپوكسي تعيين شده اند.

In the slitting method, a small width slit is created incrementally through the thickness of the stressed specimen and the released strains in each increment are recorded by a strain gauge. Compliance coefficients relate the measured strains to the residual stresses. This paper investigates the important parameters influencing the calculation of compliance coefficients for isotropic plates and laminated composites by finite element analysis. First, the process of slitting in isotropic materials is simulated using two and three-dimensional finite element models. The results show complete agreement between these two models. Calculation of average strain at the strain gauge location is necessary for the calculation of compliance coefficients. For this purpose, strain-based and displacement-based methods are used. In addition, the effect of slit width on compliance coefficients is checked. Then, released strains by strain gauges with different gauge-lengths are compared with each other. The results show that the strain gauges with smaller gauge-lengths can record higher values of released strain and consequently increase the precision of measurements. Lastly, compliance coefficients for two glass/epoxy and carbon/epoxy laminates are calculated using the proposed three-dimensional model.