مطالعه آسیب در چندلایه‌های کامپوزیتی فلزی حاوی ترک ماتریسی، جدایی بین لایه‌ای و پلاستیسته لایه فلزی

چند لایه های کامپوزیتی فلزی ساختارهای ترکیبی جدیدی هستند که در آن چندین ورق فلزی نازک و لایه های کامپوزیت به هم متصل شده‌اند. این ساختارها دارای ویژگی‌هایی چون مقاومت خستگی بالا، مقاومت در برابر ضرب و جذب بالای انرژی بوده که باعث افزایش روز افزون کاربرد آن‌ها در صنایع مختلف شده‌است. fml ها مستعد بروز آسیب می‌باشند. در این مطالعه آسیب در fml تحت بار استاتیکی کششی شامل ترک‌های ماتریسی، جدایی بین لایه‌ای القایی ناشی از ترک ماتریسی و پلاستیسته لایه‌های فلزی بررسی شده است. با استفاده از مدل تحلیلی توزیع تنش و نرخ رهاسازی انرژی در fml حاوی ترک ماتریسی و جدایی بین لایه‌ای استخراج گردید. همچنین مدل سازی عددی fml حاوی آسیب‌های مذکور نیز انجام شد. نتایج توزیع تنش استخراج شده از مدل تحلیلی و عددی با هم مقایسه شد و بین نتایج انطباق خوبی مشاهده گردید. در ادامه نمونه‌های fml تحت آزمایش کشش قرار گرفتند و آسیب‌هایی که در آن ها رخ داده بود نمایش داده شد. با استفاده از مدل تحلیلی و محاسبه نرخ رها سازی انرژی، اشباع ترک ماتریسی و شروع جدایی بین لایه‌ای در چگالی ترک 0.38 (فاصله دو ترک 2.7 میلیمتر) استخراج گردید. با مشاهده نمونه‌های تجربی، این چگالی ترک در بیشتر طول نمونه مشاهده گردید، اما به علت‌های مختلفی چون نواقص ساخت، در بعضی از نواحی فاصله بین ترک‌ها بزرگتر از مقدار مذکور بود.

study of damage in fiber metal laminate including matrix cracking, delamination and plasticity of metal layer

fiber metal laminates are new composite structures in which several thin metal sheets and composite layers are connected together. these structures have properties such as high fatigue resistance, high impact resistance and high energy absorption, which have led to a growing use of them in various industries. in this study, damage in fmls under tensile static loading, including matrix cracking, delamination induced by matrix cracking and plasticity in metal layers, was examined. using the analytical model, stress distribution and energy release rate were extracted in fml containing matrix cracking and delamination. numerical modeling of fml containing such damages was also performed. the stress distribution results obtained from the analytical and numerical models were compared, and good agreement between the results was observed. furthermore, the fml samples were subjected to tensile test and the damages that occurred in them were displayed. by using the analytical model and calculating energy release rate, the matrix crack saturation and the initiation of delamination at the crack density of 0.38 (the distance between two cracks is 2.7 mm) were extracted. by observing the experimental samples, this crack density was observed in most of the length of the sample, but due to various reasons such as manufacturing defects, in some areas the distance between the cracks was larger than the mentioned value.