محاسبه ضرایب کالیبراسیون برای تعیین تنش‌های پسماند در چندلایه‌های فلز- کامپوزیت به روش سوراخکاری مرحله‌ای

چند لایه‌های فلز- کامپوزیت دسته جدیدی از کامپوزیت­های هیبریدی هستند که از ترکیب لایه­های فلزی و کامپوزیت ایجاد می­شوند و به واسطه جدید بودن و ویژگی­های برجسته آنها، پژوهش­ها روی این کامپوزیت­ها در حال توسعه است. یکی از زمینه­های ناشناخته در چندلایه­های فلز-کامپوزیت، اندازه­گیری تنش­های پسماند حرارتی به­وجود آمده در فرآیند ساخت است. تنش­های پسماند در این نوع از کامپوزیت­ها به دلایل متفاوتی همچون خواص مکانیکی- حرارتی متفاوت کامپوزیت و فلز، چیدمان متفاوت لایه­ها، سیکل پخت کامپوزیت و روش ساخت چندلایه کامپوزیتی، امری اجتناب ناپذیر است. اندازه­گیری تنش­های پسماند درچندلایه‌های هیبرید به روش سوراخکاری مرکزی به دلیل تغییر جنس در عمق سوراخ امکان پذیر نبوده و توسعه روش سوراخکاری مرحله­ای برای تعیین تنش­های پسماند در هر لایه لازم است. در این تحقیق با استفاده از روش اجزای محدود، ضرایب کالیبراسیون، برای ارتباط کرنش­های رها شده و تنش­های پسماند محبوس در هر لایه از چند لایه‌ فلز- کامپوزیت محاسبه شده است. مقایسه نتایج این تحقیق با نتایج سایر محققین برای کامپوزیت لایه­ای، صحت روش و محاسبات انجام شده را تائید می­نماید. همچنین نتایج این تحقیق نشان می­دهد به دلیل قرار گرفتن لایه­های کامپوزیتی در ساختار چندلایه­های فلز- کامپوزیت، ماتریس ضرایب کالیبراسیون مربوط به لایه­های فلزی، از حالت متقارن خارج شده و برای لایه‌های فلزی نیز ماتریس ضرایب کالیبراسیون لازم است.

Calculation of calibration factors for determination of residual stresses in fibermetallaminates using incremental hole drilling method

Fiber metal laminates (FMLs) are new types of hybrid composites consisting of metallic layers and fiberreinforced composite materials. Researches on these materials are increasing because they are new and their features are considerable. Residual stresses in the FMLs are inevitable because of different reasons, such as mismatch between thermo mechanical properties of laminated composite and metallic layers, different staking sequence, curing cycle and method of fabrication. One of the most useful semi destructive techniques formeasuring the residual stresses is the hole drilling method. Measurement of residual stresses by central holedrilling method is not possible due to the non uniform residual stress fields through the thickness of laminated composites. Therefore, a development of the hole drilling method to determine the residual stresses in each lamina is necessary. In this study, a finite element method is used to obtain the calibration coefficients. These coefficients make a relation between released strains and residual stresses in each lamina of FMLs materials.Numerical results of this research have a good agreement with the finite element studies conducted by other researchers. In addition, the results demonstrate that the calibration coefficients matrix of the metallic layers become un symmetric because of exsitig of composite laminates in the structure of the FM Ls.