جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "laminated composite" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «laminated composite» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
امروزه، کاربرد مواد کامپوزیتی به طور وسیعی گسترش یافته است. قطعات کامپوزیتی تحت بارهای ضربه ای، همراه با نرخهای مختلف بارگذاری قرار دارند و لذا باید استحکام کافی درمقابل این گونه بارگذاریها را داشته باشند. در این مقاله رفتار کامپوزیت هیبریدی با لایه های الیاف شیشه و کناف تحت بارگزاری ضربهای نفوذی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. تاثیر تعداد لایه ها بر میزان جذب انرژی، نیروی بیشینه اولیه و همچنین ناحیه تخریب بحث شده است. در ادامه نتایج آزمونهای تجربی با روش عددی توسط نرم افزار اباکوس مورد مقایسه قرار گرفته که نتایج نشان از تطابق خوب دو روش با یکدیگر دارند. در پایان تاثیر چیدمان لایه ها و ترتیب قرارگیری الیاف شیشه و کناف بر جذب انرژی و نیروی نفوذی بررسی شده است. نتایج نشان داد افزایش تعداد لایه ها از 5 تا 13 لایه میزان استحکام و مقاومت اولیه را تا 85 درصد افزایش میدهد. همچنین با مطالعه میزان جذب انرژی ویژه (SEA)، مشخص شد افزایش تعداد لایه ها در نقطه ای بهینه باعث افزایش SEA میشود به طوریکه افزایش تعداد لایه ها از 5 به 9 لایه باعث کاهش 3 درصدی میشود و در ادامه با افزایش تعداد لایه ها تا 13 لایه SEA را 26 درصد افزایش میدهد. مشاهده شد با آرایش مناسب لایه های الیاف شیشه و کناف جذب انرژی 51 درصد بهبود پیدا کرد. در پایان مطالعه سطح شکست کامپوزیت ها نشان داد مکانیزم اصلی جذب انرژی در سطح پشتی صفحات کامپوزیتی جدایش لایه ها به همراه شکست ماتریس و پارگی الیاف میباشد.کلید واژگان: کامپوزیت لایه ای, جاذب انرژی, ضربه نفوذی, الیاف شیشه, الیاف کنفToday, the use of composite materials has become widespread. Composite parts are subjected to different loading rates under mechanical loads and therefore must have sufficient strength against such various loads. In this paper, the behavior of hybrid composite with layers of glass and kenaf fibers under impact loading is investigated and analyzed. The effect of a number of layers on energy absorption, initial peak force as well as damage area was discussed. In the following, the results of experimental tests are compared with the numerical method by ABAQUS/EXPLCIT software, and the results show that the two methods are in good agreement and close to each other. The results showed that increasing the number of layers from 5 to 13 layers increases the initial strength and peak force by 85%. Also, by studying the specific energy absorption (SEA), it was found that increasing the number of layers at the optimal point increases the SEA so that increasing the number of layers from 5 to 9 layers causes a decrease of 3% and then increasing the number of layers up to 13 layers Increases SEA by 26%. It was observed that the energy absorption improved by 51% with the proper arrangement of layers of glass fibers and kenaf. At the end of the study, the failure mode of composites showed that the main mechanism of energy absorption in the back surface of composite plates is the debonding of layers with matrix fracture and fiber breakage.Keywords: Laminated composite, energy absorber, low-velocity impact, Glass fibers, Hemp fibers
-
چندلایه های فلز کامپوزیتی در بسیاری از کاربردها از هواپیماها، زیردریایی ها و کشتی ها گرفته تا مخازن تحت فشار و قطعات خودرو مورداستفاده قرار می گیرند. در این مطالعه به بررسی تحلیل تیوری و عددی چندلایه های فلز-کامپوزیت تحت بارگذاری فشار یکنواخت وابسته به زمان پرداخته شده است. بدین منظور، چندلایه فلز کامپوزیت بر اساس نظریه تغییر شکل برشی مرتبه بالای ردی مدل شده و اثرات غیرخطی هندسی وون کارمن در استخراج معادلات حرکت گنجانده شده است. فرض شده است که چندلایه فلز کامپوزیتی بر بستر پاسترناک قرار دارد و شرایط مرزی در تمامی لبه های ورق به صورت تکیه گاه ساده در نظر گرفته شده است. سپس معادلات مشتقات جزیی غیرخطی حرکت، با استفاده از روش گالرکین جداسازی شده و نهایتا با استفاده از روش رانگ کوتا حل شده اند. نتایج تحلیل تیوری انجام شده با نتایج ارایه شده در مطالعات پیشین مقایسه گردیده و تطابق خوبی مشاهده شده است. همچنین به منظور بررسی پارامترهای اثرگذار، اثر نسبت ابعادی، بستر پاسترناک، زمان بارگذاری و نوع پالس های فشاری بر روی پاسخ دینامیکی ورق موردبررسی قرارگرفته است. مطابق با نتایج به دست آمده، با کاهش زمان فاز مثبت بارگذاری و افزایش پارامتر شکل موج، اثر فاز منفی بارگذاری تقویت شده و منجر به افزایش جابجایی بی بعد در مرکز ورق می گردد. علاوه بر این، مشخص گردید که پارامتر سختی خطی، در مقایسه با پارامتر لایه برشی اثر کمتری بر پاسخ زمانی دارد.
کلید واژگان: پاسخ غیرخطی, چندلایه ی کامپوزیتی, بارگذاری یکنواخت وابسته به زمان, روش گالرکین, روش رانگ کوتاFiber Metal Laminates (FML’s) are being used in many applications ranging from aircraft, submarines and ships to pressure vessels and automotive parts. In this study, the theoretical and numerical analysis of fiber metal laminates (FML’s) subjected to time-dependent uniform pressure load have been investigated. For this purpose, the plate is modeled based on the Reddy’s higher order shear deformation plate theory and the effects of the von Kármán geometric nonlinearity are included in the derivation of the motion equations. The FML is assumed to rest on the Pasternak foundation and simply supported boundary conditions are considered for all edges of the plate. Then, Nonlinear Partial differential Equations (PDEs) of motion are separated by using of the Galerkin method and finally solved using the Runge Kutta method. The results of conducted theoretical analyses compared with the presented results in the literature and good agreement is found. Also, in order to investigate the effective parameters, the effect of aspect ratio, Pasternak foundation and type of pressure pulses on the dynamic response of the plate have been examined. According to the obtained results, by reducing the positive phase time of loading and increasing the waveform parameter, the effect of the negative phase of loading is amplified and leads to an increase in dimensionless displacement in the center of the plate. Also, it was realized that the linear stiffness parameter in comparison with the shear layer parameter has less effect on the dynamic response.
Keywords: Nonlinear response, laminated composite, time-dependent uniform pressure load, Galerkin method, Runge Kutta method -
This paper presents an experimentally validated finite element analysis of the low-velocity impact on viscoelastic laminates with consideration of large deflection and higher-order shear deformation effects in the time domain. The generalized Maxwell model (Wiechert) is incorporated into the FEM procedure to simulate the viscoelastic feature of the structure. In a geometrically nonlinear analysis, a displacement field considering higher-order shear deformation and large deflection of the laminate is assumed, and the finite element formulation is extracted. To evaluate the contact force, the modified Hertzian contact law is implemented into the finite element program. Numerical results including contact force output histories and deflections are then derived and compared with the experimental data. The obtained results show that the viscoelasticity effect and large deflection have a significant effect on the results, so they must be considered to gain a precise description of the low-velocity impact response. This model achieved good conformance with experimental results.
Keywords: Low velocity impact, Laminated Composite, Sandwich structure, Viscoelasticity, Large deflection -
در مطالعه حاضر به بررسی اثر میکرو الیاف های طبیعی (ذرات کرک) بر چقرمگی شکست مود I چندلایه های کامپوزیتی با الیاف بافته شده پرداخته شده است. به همین منظور نمونه های تیر دو لبه یکسر گیردار (DCB) با استفاده از روش لایه چینی دستی و با چیدمان 28]0[ساخته شده اند. برای بررسی اثر ذرات میکرو کرک بر چقرمگی شکست، نمونه هایی با دو درصد وزنی مختلف (1% وزنی و 3% وزنی) ساخته شده و نتایج بدست آمده با نمونه با رزین اپوکسی خالص مقایسه گردیده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که با افزایش مقدار ذرات کرک، مقدار چقرمگی بین لایه ای شروع تورق افزایش داشته است. مقدار بهبود چقرمگی شکست شروع برای نمونه DCB با %1 و %3 وزنی کرک به ترتیب %67.15 و %71.96 موجب افزایش شده است که علت این امر به نقش کرک در ناحیه غنی از رزین در نوک ترک بر می گردد که مانع شروع تورق در این ناحیه شده است. بر خلاف چقرمگی شکست شروع، چقرمگی شکست رشد با اضافه کردن ذرات کرک به رزین کاهش یافته است. در حین رشد تورق از آنجاییکه این الیاف به دلیل تجمع و کلوخگی در فصل مشترک تورق موجب ایجاد نواحی تمرکز تنش می گردند، در نتیجه میکرو الیاف های کرک نتوانسته اند مقدار چقرمگی شکست رشد را افزایش داده و در بعضی موارد موجب کاهش اندک چقرمگی شکست رشد تورق شده است. همچنین به منظور بررسی مکانیزم های آسیب، از سطوح شکست نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی عکسبرداری شده است.
کلید واژگان: ذرات میکرو کرک, مود I شکست, تیر دو لبه یکسر گیردار, تورق, چندلایه های کامپوزیتیIn the present study, the effect of natural microfibers (cork particles) on the mode I fracture toughness of plain-woven laminated composites has been investigated. For this purpose, double cantilever beam (DCB) specimens manufactured using hand lay-up method with stacking sequence of [0]28. To investigate the effect of cork particles on fracture toughness, samples with two different weight percentages (1% by weight and 3% by weight) were manufactured and the experimental results were compared with one obtained from sample with pure epoxy resin. Experimental results show that as the amount of cork particles increases, the onset of crack growth requires more energy. The amount of improvement in initiation fracture toughness for the DCB sample with 1% and 3% cork weigh has been increased by 67.15% and 71.96%, respectively which is due to the role of the cork in the resin rich area near the crack tip that arrested the delamination growth. Unlike the initiation fracture toughness, the propagation value is reduced by adding cork particles to the resin. During delamination growth, due to the agglomeration of micro fiber at delamination interface and role of stress concentration of these particles, hence, micro-cork fibers have not been able to increase the propagation fracture toughness and in some cases have slightly reduced the propagation fracture toughness of the delamination. Also, in order to investigate the mechanisms of damage, the fracture surfaces of the samples were scanned using scanning electron microscopy.
Keywords: Micro cork particles, Mode l fracture, Double cantilever beam, Delamination, Laminated composite -
In this study, a weighted sum, consisting two non-dimensionalized quantities critical buckling force and natural frequency, is employed to maximize the objective function for a laminated composite circular cylindrical shell. The function is considered to find the optimum solutions as the goal. Orientation angels of fibers are mentioned in a well-known configuration as candidate design, and critical buckling force and natural frequency values are derived with the first order shear deformation theory. The composite shell is considered with 8 layers, also the boundary conditions are assumed to be fully simply support and to satisfy boundary conditions displacement and slope components are defined in form of double Fourier series. After combination of differential operators and Fourier series, eventually the matrix L is found and Galerkin method gains function values. For this purpose, a program based on MATLAB is employed for the process. Validations of numerical results show that the used method is moderately satisfactory and acceptable in predicting the critical buckling force and the natural frequency of the shell in comparison with other works. As the conclusion, the effect of different weighting ratios, shell length-to-radius ratios, and shell thickness-to-radius ratios on the optimal designs are investigated and the results are compared.Keywords: Weighted Sum, natural frequency, Buckling load, Laminated Composite, Circular Cylindrical Shell
-
ورق های ساخته شده از مواد کامپوزیتی چند لایه با سختی متغیر (VSCL) به دلیل مزایایی از قبیل نسبت مقاومت و سختی به وزن بالا می توانند کاربرد های گسترده ای در شاخه های مختلف مهندسی داشته باشند. در هر لایه از این ورق ها به جای الیاف مستقیم از الیاف منحنی شکل استفاده می شود. در این مقاله تحلیل کمانش ورق های کامپوزیت لایه ای نسبتا ضخیم با سختی متغیر به روش نوار محدود بررسی می شود. برای تحلیل کمانش، یک روش نوار محدود شبه تحلیلی مبتنی بر تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول به کار گرفته می شود. در این روش، همه جابه جایی ها توسط توابع شکل هارمونیکی مناسب در جهت موازی با خطوط گرهی و توابع درون یاب چندجمله ای در جهت عمود بر خطوط گرهی فرض می شوند. به منظور توسعه روابط پایداری از روش انرژی پتانسیل حداقل استفاده می شود. با انجام این تحلیل تاثیر استفاده از الیاف منحنی شکل به جای الیاف مستقیم در کامپوزیت های لایه ای بر بار کمانشی ورق بررسی می شود. بارهای بحرانی به دست آمده از این تحلیل، با نتایج سایر محققین مقایسه شده و کارایی و دقت روش نوار محدود حاضر تایید می شود. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل این ورق ها نشان می دهد که تغییر دادن شیب الیاف می تواند منجر به تفاوت قابل توجهی در پاسخ کمانشی شود. همچنین افزایش تعداد جملات توابع شکل در جهت موازی با خطوط گرهی تاثیر قابل توجهی در همگرایی نتایج مورد نظر دارد.
کلید واژگان: کمانش, کامپوزیت لایه ای, سختی متغیر, روش نوار محدود, تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اولPlates made of laminated composite materials with variable stiffness can have wide applications in various branches of engineering due to such advantages as high strength /stiffness to weight ratio. In these composites, curved fibers are used to reinforce each lamina instead of the straight fibers. In this paper, the application of finite strip method for the buckling analysis of moderately thick composite plates with variable stiffness is investigated. For buckling analysis, a semi-analytical finite strip method based on the first-order shear deformation theory is employed. In this method, all displacements are presumed by the appropriate harmonic shape functions in the longitudinal direction and polynomial interpolation functions in the transverse direction. The minimum potential energy method has been used to develop the stability formulations. This analysis examines the effect of using curved fibers instead of straight fibers on the laminate composites. The critical loads obtained from this analysis are compared with those of other researchers and the efficiency and accuracy of the developed finite strip method are confirmed. Comparison of the analysis results of these plates shows that changing the slope of the fibers can lead to a significant change in the buckling response. Also, increasing the number of the terms of shape functions in the longitudinal direction has a significant effect on the convergence to the desired results.
Keywords: Buckling, Laminated composite, Variable stiffness, Finite strip method, First-order shear deformation theory -
A novel semi analytical method is developed for transient analysis of single-lap adhesive joints with laminated composite adherends subjected to dynamical loads. The presented approach has the capability of choosing arbitrary loadings and boundary conditions. In this model, adherends are assumed to be orthotropic plates that pursuant to the classical lamination theory. Stacking sequences can be either symmetric or asymmetric. The adhesive layer is homogenous and isotropic material and modelled as continuously distributed normal and shear springs. By applying constitutive, kinematics, and equations of motions, sets of governing differential equations for each inside and outside of overlap zones are acquired. By solving these equations, the time dependent shear and peel stresses in adhesive layer as well as deflections, stress resultants, and moment resultants in the adherends are computed. The developed results are successfully compared with the experimental research presented in available literates. It is observed that the time variations of adhesive peel and shear stress diagrams are asymmetric for the case of symmetric applied load with high variation rate. Moreover, it is reported that although the magnitude of applied transverse shear force is reduced to 10% of applied axial force, however a significant increase of 40% in the maximum peel stress attained.Keywords: Adhesive joint, Adherend, Transient dynamic, Laminated Composite, Peel, shear stresses
-
This paper presents a static analysis of laminated composite doubly-curved shells using refined kinematic models with polynomial and non-polynomial functions recently introduced in the literature. To be specific, Maclaurin, trigonometric, exponential and zig-zag functions are employed. The employed refined models are based on the equivalent single layer theories. A simply supported shell is subjected to different mechanical loads, specifically: bi-sinusoidal, uniform, patch, hydrostatic pressure and point load. The governing equations are derived from the Principle of Virtual displacement and solved via Navier-Type closed form solutions. The results are compared with results from Layer-wise solutions and different higher order shear deformation theories available. It is shown that refined models with non-polynomial terms are able to accurately predict the through-the-thickness displacement and stress distributions maintaining less computational effort compared to a Layer-wise models.Keywords: Shell, Laminated composite, Carrera Unified Formulation (CUF), Doubly-curvature
-
در این تحقیق، یک نظریه تغییر شکل برشی معکوس هیپربولیکی جدید برای تیرهای کامپوزیتی ارائه شده است. این نظریه معتبر برای انواع نمونه های عددی از تیرهای کامپوزیتی برای بررسی پاسخ استاتیکی ودینامیکی می باشد. نظریه ارائه شده مبتنی بر تابع شکل کرنش برشی می باشد که توزیع غیرخطی تنش برشی عرضی را نتیجه داده و همچنین شرایط مرزی آزاد کششی را ارضا می کند. ازاصل کار مجازی برای استخراج معادلات دیفرانسیل حاکم استفاده شده است. برای حل معادلات دیفرانسیل حاکم، توابع مثلثاتی به صورت سری فوریه یگانه (حل لوی) برای تیر کامپوزیتی با لایه های متقاطع عرضی روی تکیه گاه ساده بکار گرفته شده است. این روش حل، پاسخ دقیقی را برای تحلیل تیر کامپوزیتی ارائه می دهد که به دور از هر نوع خطای عددی و محاسباتی می باشد. همچنین دیده می شود که نظریه حاضر می تواند با دقت بیشتری برای مدلسازی تیرهای کامپوزیتی نسبت به سایر نظریه های تغییر شکل برشی در حجم محاسبات یکسان استفاده شود.کلید واژگان: رفتار استاتیکی, تیر کامپوزیتی, نظریه تغییر شکل برشی معکوس هیپربولیکیIn this paper, a new inverse hyperbolic shear deformation theory is proposed, formulated and validated for a variety of numerical examples of laminated composite beam for the static responses. The proposed theory based upon shear strain shape function yields nonlinear distribution of transverse shear stresses and also satisfies traction free boundary conditions. Principle of virtual work is employed to develop the governing differential equations. A Levy type closed form solution methodology is also proposed for crossply simply supported beams which limits applicability. However, it provides accurate solution which is free from any numerical /computational error. It is observed that the present theory can be more accurately applied for the modeling of laminated composite beams at the same computational cost as that of other shear deformation theories.Keywords: hyperbolic shear deformation theory Beam, Laminated Composite, Static Analysis
-
در این مقاله مساله برخورد سرعت پایین برای ضربهزننده فلزی با دماغه کروی شکل بر روی صفحه کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر ورق طبق تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و با استفاده از روش المان محدود گالرکین منفصل شده است. پدیده قفل شدگی برشی در مدلسازی منظور گردیده و برای غلبه بر این مشکل روشی ارائه شده که در آن ترمهای مربوط به برش و خمش را از هم تفکیک کرده و برای رفع آن از روش انتگرال گیری گوسی بهره گرفته شده است. مدلسازی انجام گرفته قابلیت در نظر گرفتن دفعات متعدد بارگذاری و باربرداری را در فرآیند ضربه دارد. معادلات حرکت حاکم به صورت کوپل و با دو روش عددی نیومارک و نیکلسون حل شده است و تاثیر تغییر پارامترهای این روش ها به دقت مورد مطالعه قرار گرفته و مقدار بهینه برای این پارامترها انتخاب شده است. با توجه به نوع مدلسازی انجام گرفته، نتایج بدست آمده علاوه بر ورقهای ضخیم در ورقهای نازک نیز جوابهای دقیقی ارایه میدهد. درانتها یک ورق تحت ضربه سرعت پایین دارای شرایط مرزی ترکیبی و گیردار به دقت مورد مطالعه قرار گرفته است و نمودارهای مختلف از پاسخ زمانی ورق شامل جابجایی، نفوذ، نیرو و انرژی آورده شده است.کلید واژگان: روش اجزاء محدود گالرکین, قفل شدگی برشی, ضربه سرعت پایین, کامپوزیت چندلایه, روش انتگرال گیری گوسیIn this paper, transient impact on a composite plate is studied using the spherical nose . The governing equations of the plate based on the first shear deformation, are discretized using the Galerkin finite element method. The mass, stiffness and force matrices are obtained such that the terms of bending and shear in the matrices are considered separately, and the Gaussian integration method is used to overcome the shear locking phenomena. The model is developed so that it is capable to taking frequent loading and unloading during the impact. The governing equations of the plate and the projectile are solved in the time domain using the Nikolson and Newmark integration methods. The results are compared with the results of other researchers and the accuracy of the model is verified. According to the numerical analysis, it is observed that the present model has accurate results for thick and thin plates. The low velocity impact on a composite plate with clamped and mixed boundary conditions is studied and the time history of response of the plate such as deflection, penetration, contact force and kinetic energy are presented.Keywords: Galerkin finite element method, Shear locking, Low velocity impact, Laminated composite, Gaussian integration method
-
تحلیل ارتعاشات تیر خمیده لایه ای عمیق تحت بار متحرک با در نظر گرفتن اثرات اینرسی دورانی و نیروی برشیبررسی رفتار ارتعاشاتی سازه های خمیده کامپوزیتی تحت حرکت وسایل نقلیه به ندرت در میان تحقیقات گذشته وجود دارد. در این مقاله به تحلیل پاسخ دینامیکی یک تیر خمیده لایه ای عمیق با تکیه گاه های ساده تحت بار متحرک شعاعی بر مبنای تئوری تیر تیموشنکو پرداخته شده است. به این منظور معادلات حرکت حاکمبا فرض ثابت بودن انحنای تیر، تحت بار متحرک متمرکز با دامنه و سرعت ثابت به روش همیلتون استخراج شده اند. برای حل معادلات سیستم، از روش های تحلیلی و عددی استفاده شده و پاسخ دینامیکی تیر در جهت های محوری، شعاعی و پیچشی به دست آمده اند. سرعت بار متحرک، شعاع و زاویه تیر خمیده در مدت زمان حضور بار متحرک بر روی تیر موثر می باشند. اثرات مشخصات بار متحرک، هندسی و ماده بر روی پاسخ دینامیکی، فرکانس پایه ای تیر و سرعت بحرانی بار متحرک بررسی شده است.نتایج نشان می دهند که در میان انواع مختلف لایه چینی های مورد بررسی، کمترین و بیشترین خیز تیر، برای تیر چهار لایه به ترتیب مربوط به حالت لایه چینی[90/0/90/0]و [45/-45/-45/45] است. علاوه بر این مشاهده می شود که با افزایش سرعت بار متحرک تا قبل از سرعت بحرانی، جابجایی دینامیکی تیر کاهش می یابد. در ضمن نشان داده می شود که افزایش شعاع تیر خمیده منجر به کاهش فرکانس و افزایش سرعت بحرانی بار متحرک می شود.کلید واژگان: تحلیل دینامیکی, بار متحرک, کامپوزیت لایه ای, تیر تیموشنکو خمیده, سرعت بحرانیThe vibration analysis of curved composite structures under the moving vehicles, is rarely investigated in litreture. Therefore, this paper is studied the dynamic response of a simply supported laminated deep curved beam under a moving load based on Timoshenko beam theory.It is assumed that the curvature of the beam and the amplitude and the speed of the moving load areconstant.The governing equations of motion for the system is extracted by Hamilton principles. A numerical and analytical methods are applied to obtain the dynamic response of the system.Also, the critical speed of the moving load and the fundamental frequency of the beam are obtained. The effects of the moving load characteristics, geometrical and material parameters such as the moving load speed, the radius of curvature and the modulus of elasticity in principal direction on the dynamic responses, fundamental frequency and critical speed of the system are investigated. The results show that the minimum and maximum deflection of the beam are occurred for lay-up [90/0/90/0] and [45/-45/-45/45]respectively. Furethermore, the increasing of the speed movingload leads to the decreasing thedynamic deflection. It is also shown that the increasing of the radius of the curved beams leads to the decreasingof the frequency and critical speed moving load.Keywords: dynamic analysis, Moving Load, Laminated composite, Curved Timoshenko Beam, Critical Speed
-
در این مقاله انتشار امواج ناشی از ضربه روی ورق های کامپوزیتی چندلایه با روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدلسازی مساله برخورد از تئوری برخورد سرعت پایین استفاده شده و مساله برخورد برای ضربه زننده فلزی با دماغه کروی بر روی صفحه کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. با در نظر گرفتن یک مدل المان محدود ماتریس های جرم ، سفتی و نیرو بدست آمده است. اثر جرم ضربه زننده در معادلات لحاظ شده و معادلات حرکت حاکم بر ورق و ضربه زننده به صورت کوپل با یکدیگر و با استفاده از دو روش انتگرال گیری عددی نیومارک و روش نیکلسون حل شده است. برای مدلسازی نیروی برخورد از قانون تماس اصلاح شده هرتز بهره گرفته شده بطوری که مدل ایجاد شده قابلیت در نظر گرفتن دفعات متعدد بارگذاری و باربرداری را دارد. نتایج حاصل از مدلسازی اجزاء محدود با نتایج دیگر محققان مورد مقایسه قرار گرفته و صحت آن تایید گردیده است. در قسمت نتایج بعد از مقایسه دو روش انتگرالگیری، مقدار بهینه برای پارامترها انتخاب شده است. انتشار امواج ناشی از ضربه برای شرایط مرزی مختلف ورق مورد بررسی قرار گرفته و زمان و چگونگی انتشار امواج و برخورد آن با مرزها و نیز شکل امواج در زمان های مختلف از جمله زمان اتمام تماس، زمان رسیدن نیروی تماس به ماکزیمم مقدار بدست آورده شده است. تحلیل نتایج مشخص می کند که چگونگی انتشار امواج به شرایط مرزی وابستگی زیادی داشته و به نوع لایه گذاری نیز بستگی دارد و سرعت انتشار امواج در جهات مختلف برای ورق کامپوزیتی متفاوت است.کلید واژگان: انتشار امواج, روش اجزاء محدود, کامپوزیت چندلایه, ضربه سرعت پایین, روش انتگرالگیری نیومارک و نیکلسونIn this paper¡ the propagation of the waves in the laminated composite plates which is subjected to low velocity impact is investigated using the finite element method. Considering a finite element model the governing equations of the problem are discretized and the mass¡ stiffness and force matrix are obtained. The governing equations of the plate and the projectile are solved in the time domain using the Newmark and Nicolson numerical integration method. The contact force is modeled using the modified Hertz contact law. The propagation of the waves in the plate with different sets of edge boundary conditions are studied in the numerical results. The node dependency of the results is investigated and the effects of boundary conditions of the plate on the maximum impact load are studied. Various results for the propagation of the wave in the time domain are presented and the time history of the contact force¡ impact time duration and second impacts are studies in the numerical results. The analysis of results indicates that the wave propagation depends on the boundary conditions of the plate and the layer stacking of the composite plate.Keywords: Wave Propagation, Finite Element Method, Laminated Composite, Low Velocity Impact, Newmark, Nicolson Integration Methods
-
Precision of nano-metric operations is an important issue in nano-engineering studies. Several operative parameters might affect the quality of results. The parameters of the nano world are significant but not entirely controllable. However, the geometrical and mechanical properties of micro cantilevers are completely controllable. So, controlling the sensitivity of resulting image through t lamination design could be a proper approach. This paper analyses the effects of composite lamination on the performance of common Micro and Nano Electro Mechanical systems (MEMS and NEMS, respectively). Generalized Differential Quadrature (GDQ) and Generalized Differential Quadrature Element (GDQE) methods are used as semi-analytic solutions for regular and irregular domains, respectively. Validity, applicability and accuracy of the proposed approach are demonstrated and then the lamination effects on the nano-imaging and manipulation of nano particles by micro cantilevers are studied. This study shows that some laminations of micro cantilevers resulted in a better performance in nano-manipulation and imaging. Furthermore, clarifying the dependency of system sensitivity on the profile of the substrate is remarkable.Keywords: Laminated Composite, MEMS, NEMS, GDQM, GDQEM, Nano-manipulation
-
هدف از این تحقیق، تخمین عمر خستگی کامپوزیت های چندلایه با استفاده از یک مدل جدید مبتنی بر مکانیک خرابی محیط پیوسته است. بدین منظور یک معیار به فرم بسته بر پایه روش انرژی و در چارچوب مکانیک خرابی ارائه شده است، به گونه ای که تفاوت آسیب در سه جهت مختلف را لحاظ می نماید و در عین حال محدود به لایه چینی خاصی نمی باشد. مدل پیشنهادی با استفاده از ماده نوشته شده توسط کاربر، در نرم افزار اجزاء محدود ANSYS (یوزرمت) پیاده سازی شده است. در این مقاله نحوه مشخصه سازی ثوابت مدل بیان شده و برای کامپوزیت کربن- اپکسی AS4/3501-6، ثوابت محاسبه شده اند و در نهایت اعتبارسنجی مدل برای کامپوزیت های لایه ای تک جهته و چندجهته مورد ارزیابی قرار گرفته است. در چندلایه های چندجهته، نتایج عمر خستگی برای چند لایه های متعامد دارای سوراخ [04/904]s و [904/04]s با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل ارائه شده می تواند با تقریب بسیار قابل قبولی عمر چندلایه های کامپوزیتی را تنها با استفاده از ثوابت به دست آمده از آزمایش چندلایه های تک جهته در دو نسبت تنش محاسبه نماید.
کلید واژگان: عمر خستگی, کامپوزیت چند لایه, مکانیک خرابی محیط پیوسته, متغیر آسیب, چگالی انرژی کرنشیThe purpose of this study is to estimate the fatigue life of laminated composites using a novel model based on continuum damage mechanics. For this purpose, a closed form criterion based on the energy method has been presented in the context of damage mechanics such that considers the difference of damage in three directions and moreover is not limited to a special layup. The proposed model has been implemented in the ANSYS finite element software using the material coded by the user (Usermat). The method of characterization of the model constants has been presented in this paper and the constants have been determined for AS4/3501-6 Carbon-Epoxy composite and finally, validation of the model for unidirectional and multidirectional layered composites has been evaluated. For multidirectional laminates, results of fatigue life for cross-ply laminates with hole with the layups [04/904]s and [904/04]s compared with experimental results. The results show that the developed model can predict the fatigue life of laminated composites only by using the material constants which is obtained from experiments of unidirectional laminates in two stress levels.Keywords: Fatigue Life, Laminated Composite, Continuum Damage Mechanics, Damage Variable, Strain Energy Density -
In this study, the free vibration of partially fluid-filled laminated composite circular cylindrical shell with arbitrary boundary conditions has been investigated by using Rayleigh-Ritz method. The analysis has been carried out with strain-displacement relations based on Loves thin shell theory and the contained fluid is assumed irrotational, incompressible and inviscid. After determining the kinetic and potential energies of fluid filled laminated composite shell, the eigenvalue problem has been obtained by means of Rayleigh-Ritz method. To demonstrate the validity and accuracy of the results, comparison has been made with the results of similar works for the empty and partially fluid-filled shells. Finally, an extensive parameter study on a typical composite tank is accomplished and some conclusions are drawn.Keywords: Laminated composite, Rayleigh, Ritz, Partially fluid, filled, Cylindrical shell, Vibration analysis
-
In this study, the effect of finite strain on bending of the geometrically nonlinear of micro laminated composite Euler-Bernoulli beam based on Modified Couple Stress Theory (MCST) is studied in thermal environment. The Green-Lagrange strain tensor according to finite strain assumption and the principle of minimum potential energy is applied to obtain governing equation of motion and boundary conditions. The equation of motion with boundary conditions is solved using a generalized differential quadrature method and then, the deflection of the beam in classical elasticity and MCST states is drawn and compared with each other. Considering the bending of the beam, which has been made of carbon/epoxy and glass/epoxy materials specified, it can be seen there is a significant difference between the finite strain and von-Karman assumptions particularly for L =10 h. Also, the results show that the thermal loadings have a remarkable effect on the glass/epoxy beam based on the finite strain particularly for simply supported boundary condition.Keywords: Size, dependent, Finite strain, Modifided couple stress theory, Laminated composite
-
The dynamic stability of a composite plate with external electrorheological (ER) damper subjected to an axial periodic load is investigated. Electrorheological fluids are a class of smart materials, which exhibit reversible changes in mechanical properties when subjected to an electric field. As a result, the dynamic behavior of the structure is changed. The ER damper is used for suppressing the vibrations and improving the stability of the system. The Bingham plastic model is employed to express the behavior of the ER fluid. The finite element model of the structure is developed and constant acceleration average method is used to obtain the response of the system. Effect of different parameters such as the electric field, the orientation of the ER damper, the initial gap between the two electrodes of the ER damper and the stacking sequences of the plate on the first instability boundaries of the composite plate are investigated.Keywords: Laminated composite, Dynamic buckling, FEA, Smart structures
-
کامپوزیت های پلیمری، بخاطر داشتن نسبت استحکام به وزن بالا و خواص جهتی شان، کاربردهای مهندسی زیادی به ویژه در صنایع هوایی دارند. با این حال به دلیل خواص متفاوت اجزای این مواد، پیش بینی تخریب آن ها به ویژه تحت بارگذاری متناوب دشوار می باشد. هدف از انجام این تحقیق، ارائه یک روش جدید برای پیش بینی تخریب خستگی درون لایه ای کامپوزیت های الیافی بر پایه مکانیک خرابی محیط پیوسته می باشد. در این پژوهش برای در نظر گرفتن تاثیر عیوب میکروسکوپی در سه جهت مادی، سه متغیر وضعیت داخلی ماده تحت عنوان متغیرهای آسیب در چارچوب علم ترمودینامیک تعریف شده است. مدل ارائه شده در این تحقیق، توانایی این را دارد که با در نظر گرفتن رشد آسیب در سه جهت، تخمین مناسبی از عمر خستگی کامپوزیت های چند لایه ارائه دهد. بدین منظور یک حل بسته بر پایه روش انرژی و در چارچوب مکانیک خرابی ارائه شده است، به گونه ای که تفاوت تخریب در جهات مختلف را نیز لحاظ می نماید و در عین حال مستقل از لایه چینی می باشد. مدل مزبور با استفاده از ماده نوشته شده توسط کاربر(Usermat)، در نرم افزار Ansys پیاده سازی شده است. حسن استفاده از این روش این است که با داشتن مشخصات استاتیکی و خستگی برای چندلایه تک جهته، می توان عمر خستگی را برای شرایط مختلف بارگذاری و برای هر نوع لایه چینی محاسبه کرد. نحوه مشخصه سازی ثوابت مدل بیان شده و سپس برای یک ماده مرکب معین ثوابت محاسبه شده اند. مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط مدل ارائه شده با نتایج آزمایشی موجود، نشان از دقت مناسب مدل دارد.
کلید واژگان: عمر خستگی, کامپوزیت چند لایه, مکانیک خرابی محیط پیوسته, متغیر آسیبPolymeric Due to high strength to weight ratio of polymeric composites and their directional properties, they are extensively used in engineering, particularly in aerospace industry. However, the difference in material properties of composites makes their failure prediction complicated especially under cyclic loading. Present study is carried out to develop a new method for estimation of the intralaminar fatigue damage of fibrous composites based on continuum damage mechanics. In order to include the influence of microscopic defects in three material orientations, three internal material state variables namely damage variables are defined in thermodynamics framework. By considering a 3-directional damage propagation, suggested model is able to make a good prediction of laminated composites fatigue life. To achieve this, a closed form solution by energy method in framework of thermodynamics is presented. The solution is in a way to include the differences in damages of various directions yet maintaining the independency on the layup. The model is implemented in ANSYS software by using a user material code (Usermat). This method gives us an advantage to estimate the fatigue life of any laminate with arbitrary layup under different loading conditions only by having static and fatigue properties of a unidirectional ply. Characterization of constants of model is presented and they are also determined for a certain composite material. Comparison between the predicted results of proposed model and the available experimental data verifies the great precision of the model.
Keywords: Fatigue life, Laminated composite, Continuum damage mechanics, Damage variable -
در مقاله پیش رو به منظور بهبود رفتار خودرو سمند در برخورد از کنار، بخش داخلی ستون میانی خودرو سمند با استفاده از کامپوزیت های لایه ای ساخته شده از کربن – اپوکسی مدل شده است و سپس شبیه سازی تست برخورد از کنار بر اساس استاندارد FMVSS 214 از طریق آنالیز اجزای محدود صورت گرفته است. از آن جایی که تغییر در چیدمان لایه ها سبب تغییر مقاومت سازه در برابر برخورد می شود، با استفاده از الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی نتایج بهینه برای کمترین میزان نفوذ ستون ارائه گردیده است. همچنین به منظور دستیابی به چیدمان های یکنواخت از روش های طراحی آزمایش تاگوچی و همرسلی استفاده شده است که از آن جمله می توان به 49 آزمایش تاگوچی برای 8 لایه در محدوده 90- تا 90 درجه، 120 آزمایش همرسلی برای 8 لایه در محدوده صفر تا 90 درجه، 120 آزمایش همرسلی برای 4 لایه در محدوده صفر تا 90 درجه و... اشاره کرد. بر اساس نتایج ارائه شده و داده های بدست آمده از الگوریتم های بهینه سازی و نیز بررسی کامل صحت آزمایشات، بهترین رفتار سازه در این برخورد در محدوده چیدمان 40 تا 50 درجه اتفاق افتاده و برای چیدمان خاص ارائه شده در بخش نتایج کمترین میزان جابجایی و نفوذ بدست می آید. بدین ترتیب بیشترین محافظت از محفظه سرنشینان صورت می گیرد که از مهمترین چالش ها در برخورد از کنار می باشد.
کلید واژگان: ستون میانی, کامپوزیت لایه ای, شبکه عصبی, طراحی آزمایش همرسلی, طراحی آزمایش تاگوچیOptimization of Composite B-Pillar Considering Appropriate Stacking Sequence with Genetic AlgorithmsIn this thesis for improving in samand behavior in besides collision، internal part of B-pillar of SAMAND modeling by use of laminated composite made up of carbon – epoxy and simulation beside collision test based on FMVSS-214 standard. This survey is performance on finite element analys and show the condition and quality of stacking sequence of difrent layers. Since change in orientation layers cause of change in structure resistance affected by collision، using of Genetic Algurithm and neural lattice get better result for minimum transfiguration of B-pillar. Also to achive the steady stacking sequence use the result of 49 Taguchi’s studys and simulation for 8 layers in -90 to 90 degree and 120 Hamersly’s tests for 8 layers in 0 to 90 degree، and 120 Hamersly test for 4 layers in 0 ti 90 degree. Based on this result and gained data from optimization algoritm and complet survey of test result، the best collision behavior of structure occure in 40 to 50 degree stacking sequence. Stracture we offer in this study own minimum transfiguration and displacement. And System in this manner، exist maximum safty and security for passengers that is the most important chalengein besides couission.Keywords: B, pillar, laminated composite, neural lattice, Hamersly's test design, Taguchi's test design
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.