تحلیل عددی و تجربی آسیب اتصال لوله کامپوزیتی کربن / اپوکسی به استوانه فولادی تحت فشار داخلی

در این مقاله به تحلیل عددی و تجربی آسیب اتصال لوله کامپوزیتی کربن/اپوکسی به استوانه فولادی تحت‌فشار داخلی پرداخته شده است. از اتصال مکانیکی برای اتصال استوانه فلزی به لوله کامپوزیتی ساخته‌شده به روش رشته پیچی استفاده‌شده است. به این ترتیب که با ایجاد برآمدگی‌ها و شیارهایی بر روی استوانه فولادی مسیر هدایت‌شده‌ای در طی فرایند رشته پیچی برای ساخت لوله کامپوزیتی ایجادشده است. با توجه به اختلاف مدول بین لوله کامپوزیتی کربن / اپوکسی و استوانه فولادی پیش‌بینی می‌شود عامل اصلی تعیین‌کننده استحکام اتصال تحت فشار داخلی همین اختلاف مدول ذکرشده و شکست در لبه اتصال باشد. از شبیه‌سازی المان محدود و با استفاده از معیار هاشین برای پیش‌بینی شروع شکست و از آسیب پیش‌رونده تعریف شده با زیرروال umat برای به دست آوردن تکامل آسیب استفاده ‌شده است. سپس نتایج حل عددی شکست به‌دست‌آمده با نتایج آزمون تجربی مقایسه شده است که نتایج تطابق خوبی دارند. همچنین با استفاده از تصاویر میکروسکوپی ناحیه شکست به‌دست‌آمده بررسی ‌شده است. برای مدل‌سازی عددی از المان‌ها با مرتبه‌های مختلفی استفاده‌ شده و دقت و سرعت حل عددی با استفاده از این المان‌ها با نتایج به‌دست‌آمده از آزمون تجربی مقایسه شده و المان پیوسته سه‌بعدی مرتبه بالا با انتگرال کاهش ‌یافته پیشنهاد شده است.

Numerical and experimental analyses of fracture carbon/epoxy composite pipe to steel cylinder with internal pressure

A mechanical joint has been used to joint metal cylinder to composite pipe made by filament winding so that by creation bump grooves, on the steel cylinder a guided path for manufacturing the composite pipe, during filament winding was made. Considering the modulus difference between composite carbonepoxy pipe and steel cylinder, it’s predictable that the main parameter of joint strength under internal pressure is the mentioned modulus difference and fracture at joint edge. Finite element simulation and with hashin criteria for predicting failure initiation and progressive damage criteria that definet by UMAT subrotine achieving damage evolution has been used. The numerical solution results has been compared with experimental test results which are in good agreement with each other. Besides using microscopic imaging, the failure zone has been investigated. For numerical modeling the element with various orders has been used and numerical solution precision and speed, using this elements compared to experimental results has been investigated and continuum element with reduced integral 3D high order proposed.