پیش‌بینی بار شکست آخرین لایه در چندلایه‌ی کامپوزیتی دارای شیار کلیدی‌شکل به کمک مفهوم ماده‌ی مجازی ایزوتروپیک

چندلایه‌های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف پیوسته به عنوان یکی از انواع کامپوزیت‌های پلیمری، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند. گاهاً به منظور ارضای الزامات ساخت و یا محدودیت‌های موجود، ممکن است شیارهایی به شکل‌هایی مانند u، v و... در آن‌ها ایجاد شود. در اطراف این شیارها ممکن است به دلیل وجود تمرکز تنش و یا شرایط کاری موجود، ترک‌ها یا آسیب‌هایی ایجاد شود. یکی از روش‌های مرسوم برای از بین بردن این ترک‌ها و آسیب‌ها، و جلوگیری از رشد آنها این است که سوراخی به اندازه‌ی طول ترک یا آسیب، در نوک شیار ایجاد شود. در صورتی که شیار مورد استفاده به صورت u-شکل باشد و طول ترک از شعاع نوک شیار بزرگتر باشد، با انجام این کار شیار جدیدی به نام شیار کلیدی‌شکل ایجاد می‌شود. پیشبینی شکست این چندلایه‌های شیاردار (از جمله بار شکست آخرین لایه)، دارای اهمیت می‌باشد. اخیراً مفهومی به نام مفهوم ماده‌ی مجازی ایزوتروپیک معرفی شده است که در ترکیب با معیارهای شکست مواد ترد ایزوتروپیک، پیشبینی بار شکست آخرین لایهی چندلایه‌های کامپوزیتی را با دقت قابل قبول و به صورت ساده و کم هزینه انجام می‌دهد. در پژوهش حاضر، کارایی این مفهوم در ترکیب با معیار مرسوم میانگین چگالی انرژی کرنشی، برای پیشبینی بار شکست آخرین لایه در چندلایه‌های کامپوزیتی و برای مود یک بارگذاری بررسی شده است. به این منظور، ابتدا با ساخت نمونه‌های مستطیلی شکل با شیار کلیدی‌شکل در گوشه ی نمونه و انجام تست کشش ساده، بار شکست آخرین الیه در چندلایه‌های شیشه/اپکسی تحت مود یک بارگذاری به دست آورده میشود. از طرفی با انجام فقط دو تست استاندارد و به دست آوردن خواص مورد نیاز، از ترکیب مفهوم ماده ی مجازی ایزوتروپیک با معیار میانگین چگالی انرژی کرنشی )-vimc ased )استفاده میشود و پیشبینی بار شکست آخرین لایه برای نمونه‌ی مورد مطالعه انجام میگردد. در نهایت مشاهده شد که نتایج پیش بینی با نتایج آزمایشگاهی تطابق خوبی دارند.