تحلیل اجزاء محدود رفتار جدایش اتصال چسبی بین پانل ساندویچی و پروفیل کامپوزیتی تقویت کننده در بارگذاری خمشی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی/ پژوهشگاه نیرو، مرکز توسعه فناوری های توربین باد

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

4 پژوهشگاه نیرو، مرکز توسعه فناوری های توربین باد

چکیده

استحکام اتصال چسبی بین اجزاء در سازه‌های کامپوزیتی، نقش بسیار مهمی در عملکرد این سازه‌ها تحت اثر بارگذاریهای اعمالی ایفا میکند. در این مقاله رفتار جدایش در اتصال چسبی بین پانل ساندویچی و پروفیل تقویت کننده به روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی اتصال چسبی با استفاده از حالت مود ترکیبی مدل ناحیه چسبنده و المان‌های تماسی صورت گرفت. همچنین یک لایه ماده چسب بین پروفیل و پانل ساندویچی برای اتصال اجزاء مدلسازی شد. تاثیر پارامترهای هندسی شامل ضخامت لایه چسب و ضخامت پروفیل تقویت کننده بر رفتار جدایش در اتصال بررسی شد. اثر وجود عیب اولیه در اتصال نیز بر روی نتایج مورد توجه قرار گرفت. مشخص شد که در نمونه-های بدون عیب، افزایش ضخامت پروفیل و چسب، خواص اتصال را بهبود می‌بخشند در حالی که در اتصال دارای عیب اولیه، افزایش ضخامت پروفیل شروع جدایش را پیش می‌اندازد. نتایج نشان داد وجود عیب اولیه نیروی شروع جدایش را تا 51% کاهش میدهد. همچنین مشخص شد وجود لایه چسب در رفتار جدایش اثر مثبت دارد بطوریکه تنش آغاز جدایش در مدل بدون لایه چسب بیش از 40% نسبت به مدل دارای لایه چسب با ضخامت 10 میلمیتر کمتر بوده و جدایش در آن زودتر اتفاق می‌افتد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Davies GAO, Hitchings D, Ankersen J (2006) Predicting delamination and debonding in modern aerospace composite structures. Compos Sci Technol 66(6): 846-854.

[2] مرتضی باقری، علی اصغر جعفری، مرتضی صادقی فر (1393) تبهینه‌سازی وزنی و کمانشی پوسته‌های تقویت‌شده کامپوزیتی لایه‌ای. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، دوره 4، شماره 1، بهار، صفحه 37-49.‎

[3] امین نارکی، پویان قابضی (1392) تحلیل مخازن جدار ضخیم کامپوزیتی تحت اثر فشار و دمای سیکلی داخلی.‎ مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، دوره 3، شماره 1، صفحه 15-32.

[4] Yap JW, Scott ML, Thomson RS, Hachenberg D (2002) The analysis of skin-to-stiffener debonding in composite aerospace structures. Compos Struct 57(1): 425-435.

[5] Mikulik Z, Kelly DW, Prusty BG, Thomson RS (2008) Prediction of flange debonding in composite stiffened panels using an analytical crack tip element-based methodology. Compos Struct 85(3): 233-244.

[6] Camanho PP, Davila CG, De Moura MF (2003) Numerical simulation of mixed-mode progressive delamination in composite materials. J Compos Mater 37(16): 1415-1438.

[7] Minguet PJ, O'Brien TK (1996) Analysis of test methods for characterizing skin/stringer debonding failures in reinforced composite panels. ASTM STP 1274: 105-124.

[8] Wagner W, Balzani C (2008) Simulation of delamination in stringer stiffened fiber-reinforced composite shells. Comput Struct 86(9): 930-939.

[9] Bertolini J, Castanié B, Barrau JJ, Navarro, JP (2009) Multi-level experimental and numerical analysis of composite stiffener debonding. Part 1: Non-specific specimen level. Compos Struct 90(4): 381-391.

[10] Bertolini J, Castanié B, Barrau JJ, Navarro JP, Petiot C (2009) Multi-level experimental and numerical analysis of composite stiffener debonding. Part 2: Element and panel level. Compos Struct 90(4): 392-403.

[11] Khalili SMR, Ghaznavi A, Ghaznavi A (2013) Effect of Joint Geometry on the Behavior and Failure Modes of Sandwich T-Joints Under Transverse Static and Dynamic Loads. J Adhesion (just-accepted).

[12] آیدین غزنوی اسگویی, محمد رضا خلیلی، امین غزنوی اسگویی (2014) تاثیر هندسه بر رفتار و مدهای شکست اتصال Tشکل پانل‌های ساندویچی تحت بارگذاری عرضی. مجله مدل سازی در مهندسی 12(36): 85-101.‎

 [13] Gulasik H, Coker D (2014) Delamination-Debond Behaviour of Composite T-Joints in Wind Turbine Blades. In Journal of Physics: Conference Series (524(1): 012043). IOP Publishing.

[14] Zhou DW, Louca LA, Saunders M, (2008). Numerical simulation of sandwich T-joints under dynamic loading. Compos Part B-Eng (39): 973–9