مقایسه‌ی روش‌های تحلیل عددی آسیب پیش‌رونده در اتصالات پیچی کامپوزیتی و ارایه مدلی جدید برای تحلیل اتصالات پیچی

اتصالات به‌علت حساسیت بیشتر در برابر انتقال بار، تمرکز تنش و ناهمگونی طرفین اتصال (جنس، هندسه و شرایط مرزی)، یکی از مهم‌ترین اجزا در سازه‌های کامپوزیتی هستند. تحلیل عددی تمامی اتصالاتی که در یک سازه‌ی بزرگ وجود دارد کار زمان‌بر و پر هزینه‌ای است. استفاده از معیارهای مناسب برای یافتن بحرانی‌ترین اتصال مکانیکی در مدل‌سازی دقیق اتصالات سازه‌های بزرگ، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی و مقایسه سه مدل المان محدود مختلف برای تحلیل تخریب پیش‌رونده در اتصالات تک لبه‌ی تحت بار کششی در نرم افزار المان محدود آباکوس 6.11.1 پرداخته شد و مقادیر سفتی (شیب قسمت خطی منحنی بار-جابه‌جایی)، استحکام (بیشینه نیرو)، منحنی‌های بار-جابه‌جایی در مدل‌های مختلف با مقادیر تجربی مقایسه شد. همچنین زمان محاسباتی مدل‌های مختلف با هم مقایسه شد. پس از بررسی نتایج به‌دست آمده از این تحقیق مشاهده شد که مدل آجری-پوسته‌ای(اصلاح شده) سفتی و استحکام را به‌خوبی پیش‌بینی می‌کند. همچنین مدل تیر-پوسته سفتی را نسبتا خوب و استحکام را کمتر از واقعیت برآورد می‌کند. بنابراین پیشنهاد شد که اتصالات یک سازه‌ی بزرگ، با استفاده از مدل تیر-پوسته‌ مدل‌سازی شود و پس از تحلیل،اتصالاتی که دچار خرابی شدند با مدل آجری-پوسته‌ای اصلاح شده جایگزین گردند و سازه دوباره تحلیل شود.

Comparison of numerical analysis methods for progressive damage analysis in composite bolted joints and suggestion of new method for bolted joints analysis

Joints are the most important parts of composite structures, because of their more sensitivity to load transmission, stress concentration and adherents differences (in materials, geometries and boundary conditions). Numerical analysis of all mechanical joints in big structures is costly in time and memory usage. In big structures, precise numerical analysis of mechanical joints needs to an appropriate criterion to find the critical joint. In this paper different modeling methods on analysis of mechanical joints are compared to each others. The numerical analysis is done by means of ABAQUS 6.11.1 finite element (FE) code. Predicted elastic modulus, the joint strength (maximum force) and load displacement trends are compared with experimental results and time cost of modeling are compared to each others. Result study shown that the elastic modulus and the joint strength are better predicted in the improved Solid Shell model. Beam Shell model predicted a good elastic modulus in the joint, although the joint strength is predicted less than experiments. The final suggestion of this paper to time saving purpose in joint analysis of a big structure with many joints is to start the analysis of all joints with Beam Shell model and finding the failed mechanical joints. In second step, just the failed joints should be re model with improved Shell Solid model and the structure should be checked for joint failure again