بررسی تجربی و تئوری بار بحرانی در نمونه‌های چندلایه کامپوزیتی حاوی شیار یو-شکل، تحت بارگذاری برش درون صفحه‌ای

مدل‌های خرابی متعددی مبتنی بر پیش‌بینی میزان ظرفیت باربری چندلایه‌های کامپوزیتی حاوی ترک و شیار، مورد توجه محققین بسیاری در حوزه‌ مکانیک شکست قرار گرفته است. دلیل اهمیت این امر، استفاده‌ بسیار زیاد قطعات کامپوزیتی شیاردار در صنایع هوایی و فضایی در چند دهه‌ اخیر می‌باشد. در این پژوهش سعی شده است تا با به‌کارگیری روشی بدیع و درعین حال ساده، که اخیراً توسط نویسندگان این مقاله پیشنهاد شده است، میزان ظرفیت باربری (ظرفیت باربری آخرین لایه) چندلایه‌های کامپوزیتی حاوی شیار یو-شکل، با لایه‌چینی‌های متفاوت، تحت بارگذاری برش داخل صفحه‌ای (مود دوخالص) بررسی گردد. معیارهای ترکیبی جدید ارائه‌شده برای اولین بار در حوزه‌ مکانیک شکست مواد ارتوتروپ ارائه شده است. به همین منظور، با استفاده از مفهوم جدیدی به نام مفهوم ماده‌ ایزوتروپ مجازی و ترکیب آن با دو معیار شناخته شده و پرکاربرد در حوزه‌ مکانیک شکست الاستیک خطی به نامهای معیار حداکثر تنش محیطی و تنش متوسط، نتایج حاصل از آزمایش نمونه‌های چندلایه‌ کامپوزیتی نیم‌دیسک خمشی حاوی شیار یو-شکل تحت بارگذاری برش داخل صفحه‌ای، با پیش‌بینی‌های تئوری انجام‌شده مقایسه می‌گردند. نتایج بدست‌آمده حاکی از تطابق بسیار خوب تمامی نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از تئوری‌های شکست جدید ترکیبی پیشنهاد شده می‌باشند.

experimental and theoretical investigation of the critical load of u-notched laminated composite specimens under in-plane shear loading

numerous failure models for prediction of the load-carrying capacity of cracked and notched laminated composites have been of interest to researchers in the field of fracture mechanics. the cause of the importance of this subject was the extensive use of notched composite laminates in aerospace industries in the last decades. in this investigation, it was tried to predict the load-carrying capacity (critical failure load) of u-notched laminated composite specimens with various layup configurations under pure mode ii loading (in-plane shear loading) conditions, by utilizing a simple and novel concept proposed recently by the authors. the new composed criteria have been proposed in the field of orthotropic fracture mechanics for the first time. for this aim, by using a newly proposed concept, namely the virtual isotropic material concept, and combining it with two well-known brittle fracture criteria in the field of linear elastic fracture mechanics, namely the maximum tangential stress and the mean stress criteria, the experimental results of the failure of the u-notched laminated semi-circular bend composite specimens under pure mode ii loading condition, were theoretically predicted by using new last-ply-failure load curves. it was revealed that the experimental results are in good agreement with the theoretical predictions.