محمدصادق امیری نیا - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران
سعید علیرضایی پور - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران
مجید صفرآبادی فراهانی - دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران
مجتبی حقیقی یزدی - دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران

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 پیش بینی 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 آمادهسازی شدند. خواص استحکام کششی و چقرمگی شکست بین لایه ای نمونه ها که برای پیش بینی 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 آزمونهای تجربی بر روی قطعات کامپوزیتی دارای شیارهای VOشکل انجام شد. برای پیش بینی تئوری بار شکست این چندلایه ها از مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی استفاده شد که اخیرا به منظور تعیین ظرفیت تحمل بار نمونه های شیاردار بدون انجام تحلیل های پیچیده مانند مدل آسیب پیش رونده 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 مادهی ایزوتروپیک با استفاده از معیارهای مکانیک شکست شیار محاسبه می شود. 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 پیش بینی بار شکست قطعات دارای شیار می توانند ظرفیت تحمل بار قطعات دارای این نوع از شیارهای خاص را به سرعت پیش بینی کنند. هر دو معیار به کار گرفته شده، پیش بینی قابل قبولی از بار شکست ارائه کردند اما معیار تنش متوسط ، بار شکست را با دقت بالاتری پیش بینی کرد.

کامپوزیت -مفهوم ماده ایزوتروپیک مجازی -شیار -VOبار شکست آخرین لایه -معیار میانگین تنش -معیار حداکثر تنش محیطی