تعيين پارامترهاي مدل ناحيه چسبناك در مود اول تير دولبه يكسرگيردار كامپوزيتي با استفاده از روش معكوس

Determination of cohesive zone parameters in mode I delamination growth of a double cantilever beam specimen using inverse method

در اين تحقيق، رشد تورق در مود اول چندلايه هاي كامپوزيتي پليمري تك جهته با پل زني الياف بررسي شده است. بدين منظور، مدل سازي المان محدود رشد تورق در تير دولبه يك سر گيردار با استفاده از مدل ناحيه چسبناك بر پايه مدل هاي كشش- جدايش انجام شده است. در نمونه هاي DCB، نرخ رهايي انرژي كرنشي با افزايش طول تورق در حين رشد ترك افزايش مي يابد و اين باعث مي شود تا مدل هاي ساده كشش- جدايش، مانند دوخطي توانايي پيش بيني دقيق بار- جابه جايي اين نمونه ها را نداشته باشند. به منظور رفع اين نقص، مدل هاي كشش- جدايش چندخطي معرفي مي شوند. در اين تحقيق با استفاده از كمينه نمودن اختلاف نمودار بار- جابه جايي حاصل از المان محدود و آزمايشگاهي نمونه DCB، پارامترهاي مدل ناحيه چسبناك با استفاده از الگوريتم ژنتيك بهينه سازي مي شوند. نتايج عددي حاصل از مدل سازي المان محدود با استفاده از مدل ناحيه چسبناك چندخطي ارايه شده در تحقيق حاضر، با نتايج آزمايشگاهي محققين ديگر مقايسه شده است. نتايج عددي نشان مي دهند، مدل ناحيه چسبناك چهار خطي ارايه شده، حداكثر تنش پل زني مستخرج از داده هاي آزمايشگاهي و همچنين رفتار تورقي نمونه تير دولبه يك سر گيردار را به خوبي پيش بيني مي نمايد.

In this study, delamination growth in mode I loading of unidirectional laminated composites with R-curve effect was investigated. To this end, a finite element simulation of delamination growth in double cantilever beam (DCB) performed using the cohesive zone model (CZM) based on traction-separation laws. By increasing the delamination length in DCB specimens, the strain energy release rate increases and for this reason the simple traction-separation law such as bilinear are not capable to predict the load-displacement curve of this specimens accurately. To solve this shortcoming, cohesive zone models with multi-linear traction-separation laws were proposed to predict delamination behavior of the DCB specimens numerically. Afterwards, by minimizing the difference between experimental and numerical loaddisplacement curves using optimization method based on genetic algorithm, cohesive zone parameters are characterized. A comparison of the results obtained by cohesive laws with experimental data show that four-linear cohesive law can predict the maximum bridging stress as well as the experimental loaddisplacement curve accurately.