تحلیل خرابی چند‌لایه‌های کامپوزیتی با سوراخ مرکزی با استفاده از مکانیک خرابی محیط‌های پیوسته

مدل‌های خرابی مبتنی بر مکانیک خرابی محیط‌های پیوسته در دهه‌های اخیر مورد توجه محققینِ حوزه‌ی خرابی در کامپوزیت‌ها قرار گرفته است. این مدل‌ها با درنظر گرفتن اثرات خرابی روی خواص مکانیکی کامپوزیت مورد بررسی و بدون مدل‌ کردن دقیق هندسه‌ی خرابی، توانسته‌‌ است که طیف وسیعی از مود‌های خرابی، بارگذاری‌ها و لایه‌چینی‌ها را تحلیل کند. این مقاله به تحلیل خرابیِ یک چند‌لایه‌ی کامپوزیتیِ دارای سوراخ مرکزی، با استفاده از مکانیک خرابی محیط‌های پیوسته می‌پردازد. در این مطالعه از مدل خرابی لادووز برای تحلیل خرابی استفاده شده است که در آن کرنش‌های ماندگار و افت سفتی ناشی از وقوع خرابی در چند‌لایه محاسبه می‌شود. این مدل به صورت زیربرنامه تعریف مدل‌های مادی در نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس پیاده شده و تحلیل خرابی برای چهار لایه‌چینی‌ s[902/02]، s[90/0/90/0]، s[ 452 /452] و s[45 /45/90/0] انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل عددی شامل چگونگی رشد و گسترش پارامتر‌های خرابی، کرنش‌های ماندگار و کانتور تنش برای لایه‌چینی‌های مختلف ارائه شده است. علاوه بر این، آنالیز حساسیت نسبت به اندازه سوراخ برای بررسی تاثیر اندازه‌ی سوراخ بر استحکام چندلایه انجام شده و همچنین تاثیر تغییر پارامتر مادی کرنش ماندگار بر اندازه‌ی کرنش‌های ماندگار‌ مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل مشخص شده است که با افزایش قطر سوراخ، استحکام چند‌لایه کاهش پیدا می‌کند و با بزرگ‌تر شدن پارامتر مادی کرنش ماندگار اندازه‌ی کرنش‌های ماندگار عرضی افزایش می‌یابد.

Damage analysis of holed composite laminates using continuum damage mechanics

In recent decades, continuum damage mechanics based models, has been of interest to researchers in the area of damage in composites. These models with considering the effects of damage on the mechanical properties of composites and without considering detailed phenomenon of the damage, can analyze wide range of failure modes, loadings and layups. The aim of this paper is to analyze holed composite laminates using continuum damage mechanics. The general damage theory that serves as the foundation for the model of this paper is the model proposed by Ladeveze, which involves damage and inelastic strains to estimate residual stiffness. The Ladeveze model is implemented in a user material defined subroutine of the ABAQUS software, to analyze four different laminate sequences of [02/902]s, [0/90/0/90]s, [452/ 452]s, and [0/90/45/ 45]s. The analysis includes initiation and growth of damage parameters, subsequently a parametric study for the influence of diameter of hole and the inelastic strain material constant in Ladeveze model. Hence, it was shown that increasing the hole diameter, reduces the laminate strength, while the inelastic strain material constant is proportional to transverse inelastic strains