پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 636 |
| تعداد مقالات | 9,320 |
| تعداد مشاهده مقاله | 67,907,346 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 19,579,042 |
مدلسازی مود اول شکست در جدایش رویه کامپوزیتی از هسته فوم الاستومری به‌کار رفته در تیرهای ساندویچی | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 22، شماره 77، شهریور 1403، صفحه 57-67 اصل مقاله (1.03 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2023.31639.2522 | ||
| نویسندگان | ||
| علیرضا نظری* ؛ امیرحسین کریمی | ||
| استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه فنی‌و‌حرفه‌ای، تهران، ایران. | ||
| تاریخ دریافت: 08 شهریور 1402، تاریخ بازنگری: 21 آبان 1402، تاریخ پذیرش: 18 آذر 1402 | ||
| چکیده | ||
| جدایش رویه از هسته در تیرهای ساندویچی یکی از مودهای خرابی شایع بوده و تحقیقات زیادی برای بررسی تاثیر مودهای مختلف شکست در این نوع خرابی انجام شده است. در مقاله حاضر، جدایش رویه کامپوزیتی از هسته فوم الاستومری در تیرهای ساندویچی با انجام آزمایش و مدلسازی المان‌محدود بررسی شده است که در مورد این نوع هسته‌ها سابقه نداشته است. مطالعه آزمایشگاهی بر روی تیرهای DCB ساخته شده از یک نوع فوم الاستومری با جنس PE-EVA و رویه‌های کامپوزیتی با الیاف شیشه (E) انجام شده و مقدار بحرانی نرخ رهاسازی انرژی کرنشی در این نمونه‌ها اندازهگیری شده است. در ادامه، مدلسازی المان‌محدود از نمونه‌های آزمایشگاهی انجام شده و با توجه به پیچیده بودن پاسخ فوم هسته در تیرهای DCB، سه رفتار مختلف هیپرالاستیک شامل رفتارهای فشاری، کششی و برشی برای فوم هسته در مدل‌ها تعریف و نتایج بار-جابجایی ملاحظه شده برای مدل‌های مختلف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. از مزایای مدلسازی المان‌محدود، بدست آوردن نمودارهایی برای توزیع مولفه‌های مختلف تنش در هسته تیرهای DCB میباشد. نتایج عددی، مدل‌های کالیبره شده با پاسخ برشی فوم را دارای دقت بیشتر نشان داده است و گرچه در مدل‌ها، اندازه مقدار ماکزیمم تنش برشی نسبت به تنش نرمال حدود 25% بوده است، اما شبیه‌سازی رفتار فوم هسته بر اساس پاسخ برشی فوم توانسته دقیق‌ترین نتایج را برآورد کند که نشانگر رفتار غالب در تیرهای DCB با هسته الاستومری بوده است | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جدایش رویه از هسته؛ شکست مود اول؛ تیر ساندویچی؛ فوم الاستومری؛ رویه کامپوزیتی؛ رفتار هیپرالاستیک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Simulation of Fracture in First Mode Through Debonding of Composite Skin from Elastomeric Foam Core in Sandwich Beams | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Alireza Nazari؛ Amir Hossein Karimi | ||
| Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Technical and Vocational University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Debonding of skin from core in sandwich beams has been concerned in many studies. In the present paper, the influence of first mode of fracture for debonding of composite skins from elastomeric foam core in sandwich beams was investigated through sufficient experiments and FE simulations. According to the results of experiments on DCB specimens, made by PE-EVA foam and composite E-glass skins, the critical value for strain energy release rate related to the first mode of fracture was measured. The experimental specimens were simulated by FE models, considering hyperelastic response for elastomeric foam of the core, calibrated by compression, tension and shear tests on the foam and the load-displacement curves were compared for experiments and FE models using the FE models distribution of various components of stress along the foam core for the sandwich beams, with different responses of foam. The FE results related to assumption of shear response for foam were the most accurate numerical results compared to other models with tensile and compressive responses of the foam. Although the maximum value of the shear stress in the most accurate model was equal to 25% of the maximum normal stress to the beam longitudinal direction, simulation of debonding in sandwich beam based on shear response of foam core could achieve the most accurate results. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Debonding, Sandwich beam, Composite skin, Elastomeric foam, Hyperelastic response | ||
| مراجع | ||
|
[1] T.L Anderson. “Fracture mechanics Fundamentals and Application.” 2nd edition, Boca Raton NY, CRC press, 1995. [2] B.W. Kim, and A.H. Mayer. “Influence of fiber direction and mixed-mode ratio on delamination fracture toughness of carbon/epoxy laminates.” Composites Science and Technology 63, No. 5 (2003): 695–713. [3] J. Andersons, and M. Konig. “Dependence of fracture toughness of composite laminates on interface ply orientations and delamination growth direction.” Composites Science and Technology 64, No. 13-14 (2004): 2139–2152. [4] P. Naghipour, M. Bartsch, L. Chernova, J. Hausmann, and H. Voggenreiter. “Effect of fiber angle orientation and stacking sequence on mixed mode fracture toughness of carbon fiber reinforced plastics: numerical and experimental investigations.” Materials Science and Engineering 527, No. 3 (2010): 509–517. [5] M.M Rehan, J. Rousseau, X.J. Gong, L. Guillaumat, and J.S.M. Ali. "Effects of fiber orientation of adjacent plies on the mode I crack propagation in a carbon-epoxy laminates." Procedia Engineering 10 (2011): 3179-3184. [6] M.M. Shokrieh, , M. Salamat-talab and M. Heidari-Rarani. “Dependency of bridging traction of DCB composite specimen on interface fiber angle.” Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 90, (2017): 22–32. [7] A. Pereira, and A. Balacó de Morais. “Mode II Interlaminar fracture of glass/epoxy multidirectional laminates.” Composites Part A: Application Science and Manufacturing 35, No. 2 (2004): 265–272. [8] E. Triki, B. Zouari and F. Dammak. “Dependence of the interlaminar fracture toughness of E-Glass/Polyester woven fabric composites laminates on ply orientation.” Engineering Fracture Mechanics 159, (2016): 63–78. [9] M.M. Shokrieh, and A. Zeinedini. "Modeling of delamination fracture toughness of I and II mixed mode of a laminated composite asymmetric double cantilever beam." Journal of Modeling in Engineering 13, no. 41 (2015): 1-11. (inPersian) [10] D.A. Ramantani, M.F.S.F. De Moura, R.D.S.G. Campilho, and A.T. Marques. “Fracture characterization of sandwich structures interfaces under mode I loading.” Composites Science and Technology 70, no. 9 (2010): 1386-1394. [11] G.M. Viana, and L.A. Carlsson. “Influences of foam density and core thickness on debond toughness of sandwich specimens with PVC foam core.” Journal of Sandwich Structures and Materials 5, no. 2 (2003): 103-117. [12] W.L. Bradley, and R.N. Cohen. “Matrix deformation and fracture in graphite-reinforced epoxies, delamination and debonding of materials.” American Society for Testing and Materials, ASTM STP, 1985. [13] A.R. Nazari, M.Z. Kabir and H. Hosseini-Toudeshky. “Investigation of elastomeric foam response applied as core for composite sandwich beams through progressive failure of the beams.” Journal of Sandwich Structures & Materials 21, no. 2 (2019): 604-638. [14] L.J. Gibson, and M.F. Ashby. “Cellular solids: structure and properties.” 2nd ed. Cambridge, Cambridge University Press, 1997. [15] M. Arefi, and A.M. Zenkour. “Influence of micro-length-scale parameters and inhomogeneities on the bending, free vibration and wave propagation analyses of a FG Timoshenko’s sandwich piezoelectric microbeam.” Journal of Sandwich Structures & Materials 21, no. 4 (2019): 1243-1270. [16] M. Arefi, and F. Najafitabar. “Buckling and free vibration analyses of a sandwich beam made of a soft core with FG-GNPs reinforced composite face-sheets using Ritz Method.” Thin-Walled Structures 158 (2021): 107200. [17] A.R. Nazari, F. Taheri. “On the pacifying influence of an elastomeric foam core on the failure mechanism of sandwich composites with various skin layups.” International Journal of Crashworthiness 28, no. 3 (2023): 402-417. [18] A.R. Nazari, M.Z. Kabir and H. Hosseini-Toudeshky. “Investigation of stiffness degradation progress in Glass/Vinylester laminated beams under large deformations.” Scientia Iranica A 25, no. 5, (2018): 2389-2403. [19] Standard test method for mode I interlaminar fracture toughness of unidirectional fiber-reinforced polymer matrix composites, ASTM: Designation: D 5528 – 94a, 1994. [20] ABAQUS/Analysis User's Manual, Version 6.10, ABAQUS Inc., 2010. [21] J. Bonet, and R.D. Wood. “Nonlinear continuum mechanics for finite element analysis.” 2nd ed. Cambridge University Press, 2008. [22] E.F. Rybicki, and M.F. Kanninen. “A finite element calculation of stress intensity factors by a modified crack closure integral.” Engineering Fracture Mechanics 9 (1977): 931–938. [23] R. Krueger. "Virtual crack closure technique: History, approach, and applications." Appl. Mech. Rev. 57, no. 2 (2004): 109-143. [24] H. Hosseini-Toudeshky, M. Saber and B. Mohammadi. “Finite element crack propagation of adhesively bonded repaired panels in general mixed-mode conditions.” Finite Elements in Analysis and Design 45, (2009): 94-103. [25] H. Hosseini-Toudeshky, S. Hosseini and B. Mohammadi. “Progressive delamination growth analysis using discontinuous layered element.” Composite Structures 92 (2010): 883-890.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 180 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 256 |
||