ارزیابی کارایی مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی در پیش‌بینی سریع بار شکست نمونه‌های کامپوزیتی دارای شیار voشکل تحت مود یک

به دلیل گسترش کاربرد قطعات کامپوزیتی در صنایع مختلف هوایی، فضایی، دریایی و نظامی به ویژه نمونه هایی که دارای انواع مختلفی از سوراخها و شیارها هستند، ارزیابی ظرفیت تحمل بار این قطعات اهمیت ویژهای پیدا کرده است. در مطالعه ی حاضر کارایی مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی در پیشبینی بار شکست قطعات کامپوزیتی دارای شیارهای vشکل با سوراخ انتهایی (شیار voشکل) تحت بارگذاری مود یک، مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا تعدادی چندلایه کامپوزیتی از جنس شیشه اپوکسی آماده سازی شدند. خواص استحکام کششی و چقرمگی شکست بین لایه ای نمونه ها که برای پیشبینی بار شکست مورد نیاز هستند، با استفاده از دو آزمون استاندارد تعیین شد. در ادامه تعدادی نمونه دارای شیار لبه ای voشکل با هندسه های مختلف شیار برش داده شدند و با استفاده از آزمون کشش ساده، بار شکست آنها به صورت تجربی تعیین شد. تا کنون بر روی قطعات کامپوزیتی، این نوع از شیارها تعبیه نشده است و در مطالعه حاضر برای اولین بار آزمون های تجربی بر روی قطعات کامپوزیتی دارای شیارهای voشکل انجام شد. برای پیشبینی تئوری بار شکست این چندلایه ها از مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی استفاده شد که اخیراً به منظور تعیین ظرفیت تحمل بار نمونه های شیاردار بدون انجام تحلیل های پیچیده مانند مدل آسیب پیشرونده یا ارزیابی لایه به لایه معرفی شده است. بر اساس این مفهوم، قطعه ی کامپوزیتی با رفتار اورتوتروپیک، با یک قطعه ی مجازی ایزوتروپیک معادل گرفته شده و بار شکست این ماده ی ایزوتروپیک با استفاده از معیارهای مکانیک شکست شیار محاسبه میشود. دو معیار حداکثر تنش محیطی و میانگین تنش محیطی با مفهوم مذکور ترکیب شدند و به کمک شبیه سازی المان محدود، بار شکست نمونه های آزمایش شده، به صورت تئوری پیش بینی شد. در نهایت مشخص شد معیارهای ترکیبی به کار گرفته شده برای پیشبینی بار شکست قطعات دارای شیار می توانند ظرفیت تحمل بار قطعات دارای این نوع از شیارهای خاص را به سرعت پیشبینی کنند. هر دو معیار به کار گرفته شده، پیشبینی قابل قبولی از بار شکست ارائه کردند اما معیار تنش متوسط، بار شکست را با دقت بالا تری پیش بینی کرد.