مدل‏سازي آسيب پيش‏رونده در چندلايه‏هاي كامپوزيتي با در نظر گرفتن اثرات هم‏زمان مكانيزم‏هاي تخريب درون و برون لايه‌اي

Progressive damage modeling of laminated composites by considering simultaneous effects of interlaminar and intralaminar damage mechanisms

در اين تحقيق، شروع و پيش‏روي آسيب در چندلايه‌هاي كامپوزيتي AS4/PEEK با سوراخ مركزي تحت بار كششي درون صفحه‌اي با استفاده از تحليل اجزا محدود بررسي شده است. به‌منظور بررسي شروع آسيب در لايه‌هاي كامپوزيتي از معيارهاي هشين استفاده شده است. همچنين به‌منظور تعيين مكانيزم‌هاي گوناگون تخريب درون صفحه‌اي مدل آسيب پيش‏رونده هشين در چندلايه‌هاي كامپوزيتي مذكور استفاده شده است. مدل‌سازي شروع و رشد تورق در بين لايه‌هاي كامپوزيت با استفاده از مدل ناحيه چسبناك صورت گرفته است. در اين تحليل، شبيه‌سازي‌ها با به‌كارگيري نرم‌افزار آباكوس انجام شده كه تمامي مدل‌هاي تخريب استفاده شده نيز در آن موجود است. نكته قابل توجه در اين روش اين است كه با استفاده از معيارهاي تخريب به‌طور هم‏زمان تمام مكانيزم‌هاي تخريب درون صفحه‌اي و همچنين تورق مدل شده‌اند. مقايسه نتايج عددي مدل اجزاء محدود حاضر، با نتايج آزمايشگاهي محققين ديگر نشان مي‌دهد كه با به‌كارگيري مدل ناحيه چسبناك به‌منظور شبيه‌سازي تورق، مي‌توان منحني بار جابه‌جايي استخراج شده در آزمايش مذكور را با دقت بيشتري پيش‌بيني نمود. همچنين الگوهاي آسيب درون لايه‌اي و بين‌لايه‌اي بين لايه‌ها، به‌دست آمده از مدل حاضر، در حين بارگذاري ارايه شده است.

In this study, initiation and evolution of damages in AS4/PEEK laminated composites with center open hole under in plane loading are investigated using finite element analysis. Hashin failure criteria are used to obtain the damage initiation of composite laminates. In addition, in order to capture the various in plane failure mechanisms in this laminate, Hashin progressive damage model, which is an energy based model, is used. As delamination is one of the most critical damage mechanisms in composite materials, initiation and propagation of delamination in the mentioned laminate are modeled utilizing cohesive zone model. In order to simulate progressive damages of laminated composites, Abaqus software is used and all applied damage models are available in this commercial software. It is worth to note that, in the proposed model, interlaminar and intralaminar damages are considered simultaneously. Comparison of the present numerical results and experimental ones shows that by using the cohesive zone model to simulate the delamination, experimental load displacement curve can be predicted more accurately. Also different in ply damages and delamination patterns that obtained by the proposed model are presented to clarify different damage mechanisms in composite materials..