بررسی میکرومکانیکی شروع و گسترش خرابی در مواد کامپوزیتی تحت بار خستگی

در این پایان نامه مدل میکرومکانیکی بر مبنای المان حجمی نماینده برای بررسی شروع و گسترش خرابی در مواد کامپوزیتی ارائه شده است. برای حل المان حجمی نماینده از روش المان محدود استفاده شده است. برای این حل، المان های مثلثی سه گره ای بکار رفته و ماتریس های سفتی المان ها استخراج شده و سپس مراحل حل مساله در نرم افزار متلب کدنویسی و نتایج عددی بدست آمده است. برای مدل‏سازی و بررسی رفتار خستگی مواد کامپوزیتی در مقیاس میکرو از تئوری های کاهش تدریجی سفتی و استحکام تحت بارگذاری خستگی استفاده خواهد شد. در این تحقیق از منحنی های s-n جهت پیش بینی عمر خستگی استفاده شده است. همچنین با استفاده از فرض کرنش صفحه ای ماتریس های سفتی و بردار نیرو را بدست آورده سپس جابه جایی هر یک از گره ها و تنش های میکرومکانیکی داخل المان حجمی نماینده با استفاده از روش المان محدود محاسبه شده است. و در نهایت از تئوری های کاهش تدریجی مدول سفتی و استحکام بروتمن و ساها، میزان کاهش مدول سفتی و استحکام هر یک از المان ها محاسبه شده و مقادیر جدید بدست آمده در سیکل بعدی بارگذاری مورد استفاده قرار می گیرد. سپس با استفاده از ضرایب تقویت تنش موجود برای هر المان، استحکام باقیمانده المان نماینده بدست آمده است. این مراحل در هر سیکل تکرار شده تا المان ها دچار خرابی و شکست شود. با ادامه یافتن بارگذاری تعداد المان های شکسته شده افزایش یافته یعنی ناحیه خرابی بیشتر می شود تا اینکه درنهایت به شکست نهایی منجر شود.