محاسبه ضرايب كاليبراسيون براي تعيين تنش‌هاي پسماند در چندلايه‌هاي فلز كامپوزيت به روش سوراخكاري مرحله‌اي

Calculation of calibration factors for determination of residual stresses in fibermetal laminates using incremental hole drilling method

چند لايه‌هاي فلز كامپوزيت دسته جديدي از كامپوزيت هاي هيبريدي هستند كه از تركيب لايه هاي فلزي و كامپوزيت ايجاد مي شوند و به واسطه جديد بودن و ويژگي هاي برجسته آنها، پژوهش ها روي اين كامپوزيت ها در حال توسعه است. يكي از زمينه هاي ناشناخته در چندلايه هاي فلز كامپوزيت، اندازه گيري تنش هاي پسماند حرارتي به وجود آمده در فرآيند ساخت است. تنش هاي پسماند در اين نوع از كامپوزيت ها به دلايل متفاوتي همچون خواص مكانيكي حرارتي متفاوت كامپوزيت و فلز، چيدمان متفاوت لايه ها، سيكل پخت كامپوزيت و روش ساخت چندلايه كامپوزيتي، امري اجتناب ناپذير است. اندازه گيري تنش هاي پسماند درچندلايه‌هاي هيبريد به روش سوراخكاري مركزي به دليل تغيير جنس در عمق سوراخ امكان پذير نبوده و توسعه روش سوراخكاري مرحله اي براي تعيين تنش هاي پسماند در هر لايه لازم است. در اين تحقيق با استفاده از روش اجزاي محدود، ضرايب كاليبراسيون، براي ارتباط كرنش هاي رها شده و تنش هاي پسماند محبوس در هر لايه از چند لايه‌ فلز كامپوزيت محاسبه شده است. مقايسه نتايج اين تحقيق با نتايج ساير محققين براي كامپوزيت لايه اي، صحت روش و محاسبات انجام شده را تائيد مي نمايد. همچنين نتايج اين تحقيق نشان مي دهد به دليل قرار گرفتن لايه هاي كامپوزيتي در ساختار چندلايه هاي فلز كامپوزيت، ماتريس ضرايب كاليبراسيون مربوط به لايه هاي فلزي، از حالت متقارن خارج شده و براي لايه‌هاي فلزي نيز ماتريس ضرايب كاليبراسيون لازم است.

Fiber metal laminates (FMLs) are new types of hybrid composites consisting of metallic layers and fiberreinforced composite materials. Researches on these materials are increasing because they are new and their features are considerable. Residual stresses in the FMLs are inevitable because of different reasons, such as mismatch between thermo mechanical properties of laminated composite and metallic layers, different staking sequence, curing cycle and method of fabrication. One of the most useful semi destructive techniques for measuring the residual stresses is the hole drilling method. Measurement of residual stresses by central holedrilling method is not possible due to the non uniform residual stress fields through the thickness of laminated composites. Therefore, a development of the hole drilling method to determine the residual stresses in each lamina is necessary. In this study, a finite element method is used to obtain the calibration coefficients. These coefficients make a relation between released strains and residual stresses in each lamina of FMLs materials. Numerical results of this research have a good agreement with the finite element studies conducted by other researchers. In addition, the results demonstrate that the calibration coefficients matrix of the metallic layers become un symmetric because of exsitig of composite laminates in the structure of the FM Ls.