پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 417 |
| تعداد مقالات | 5,494 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,135,853 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,380,595 |
مدل‌سازی شروع و رشد آسیب در استوانه‌های کامپوزیتی تحت بارگذاری فشار جانبی بین صفحه‌های موازی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 2، دوره 52، شماره 5، مرداد 1399، صفحه 1101-1126 اصل مقاله (2.75 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2019.14646.5905 | ||
| نویسندگان | ||
| امین داداشی؛ غلامحسین رحیمی* | ||
| مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقاله حاضر به بررسی تجربی و عددی رفتار و چگونگی شروع و رشد آسیب در استوانه‌های کامپوزیتی رشته پیچی شده با زاویه‌ی پیچش 75± درجه با الیاف شیشه‌ای/ پلی‌استر تحت بارگذاری فشار جانبی بین صفحه‌های صلب موازی می‌پردازد. نمونه‌ها تحت بارگذاری فشاری بین صفحه صلب موازی طبق استاندارد آ.اسِ.تی.امِ دی2412-02 قرار گرفتند. شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرمافزار آباکوس انجام گرفت. به منظور لحاظ اثرات شروع و رشد آسیب، مدل آسیب هاشین 3 بعدی استفاده شده است. جهت اعمال مدل آسیب هاشین 3بعدی، با بهرهگیری از نرمافزار برنامه‌نویسی فرترن 77 زیر برنامه‌ای در قالب یومَت کد نویسی گردید. تعریف خواص مکانیکی و استحکام‌های شکست استوانه کامپوزیتی، بر اساس اندازه‌گیری خواص الیاف و رزین به طور جداگانه طبق استانداردهای مربوطه و با استفاده از روابط میکرومکانیک لایه‌ها انجام گرفت. در تمامی آزمایش‌های انجام شده مشاهدات تجربی شامل سطح شکست به وجود آمده در اثر بارگذاری و علت وقوع مکانیزم‌های مختلف آسیب ایجاد شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از آزمایش‌های تجربی با نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی توافق مناسبی با یکدیگر دارند. بنابراین مدل‌سازی انجام شده قابلیت پیشبینی مناسب رفتار استوانه کامپوزیتی تحت شرایط بارگذاری مورد بررسی را داراست . | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| استوانه‌ی کامپوزیتی؛ شروع و رشد آسیب؛ معیار هشین سه بعدی؛ زیربرنامه َ یومت | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Modeling the Onset and Growth of Damage in Composite Cylinders under Lateral Pressure Loading Between Parallel Plates | ||
| نویسندگان [English] | ||
| amin dadashi؛ Gholam Hosein Rahimi | ||
| Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| The present study examines the experimental and numerical investigations of the behavior and initiation and the development of the filament wound glass fiber/polyester composite cylinders under the loading of the lateral pressure between the parallel rigid plates. According to ASTM D2412- 02 standard, the samples were organized between the parallel rigid plates under the pressured loading. In addition to conducting experimental tests, numerical simulation was performed using ABAQUS commercial software. In order to take into account the effects of the initiation and the development of damage, the 3D Hashin damage model has been utilized. To apply 3D Hashin damage model, a UMAT subroutine coding procedure was conducted using the Fortran 77 program. Using micro mechanical relations concerning the layers, the definition of mechanical properties and the fracture strength of the composite cylinder were separately obtained based on measuring fiber and resin properties and the relative standard. During the whole tests, experimental observations, including the level of failure due to loading and the cause of the occurrence of different mechanisms of damage, have been discussed. Comparison of the results of the experimental tests with the result of numerical simulation has an appropriate agreement with each other. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Composite cylinder, Damage onset, 3D Hashin criteria, UMAT subroutine | ||
| مراجع | ||
|
[1] D. Hull, M. Legg, B. Spencer, Failure of glass/polyester filament wound pipe, Composites, Vol. 9, pp. 17-24, 1978. [2] B. Spencer, D. Hull, Effect of winding angle on the failure of filament wound pipe, Composites, Vol. 9, pp. 263-271, 1978. [3] P.D. Soden, D. Leadbetter, P.R. Griggs, G.C. Eckold, The strength of a filament wound composite under biaxial loading, Composites, Vol. 9, pp. 247-250, 1978. [4] P.D. Soden, R.Kitching, P.C. Tse, Y.Tsavalas, M.J.Hinton, Influence of winding angle on the strength and deformation of filament-wound composite tubes subjected to uniaxial and biaxial loads, Composites Science and Technology, Vol. 46, pp. 363-378, 1993. [5] M.W.K. Rosenow, Wind angle effects in glass fibre-reinforced polyester filament wound pipes, Composites, Vol. 15, pp. 144-152, 1984. [6] J. Highton, A. Adeoye, P.D. Soden, Fracture stresses for ±75 degree filament wound grp tubes under biaxial loads, Vol. 20, pp. 139-150, 1985. [7] J. Bai, P. Seeleuthner, P. Bompard, Mechanical behaviour of ±55° filament-wound glass-fibre/epoxyresin tubes: I. Microstructural analyses, mechanical behaviour and damage mechanisms of composite tubes under pure tensile loading, pure internal pressure, and combined loading, Vol. 57, pp. 141-153, 1997. [8] J. Bai, G. Hu, P. Bompard, Mechanical behaviour of±55° filament-wound glass-fibre/epoxy-resin tubes: II. Micromechanical model of damage initiation and the competition between different mechanisms, Vol. 57, pp. 155-164, 1997. [9] P. Mertiny, F. Ellyin, Influence of the filament winding tension on physical and mechanical properties of reinforced composites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 33, pp. 1615-1622, .2002 [10] E. Buarque, J.R.M. d’Almeida, The effect of cylindrical defects on the tensile strength of glass fiber/vinyl-ester matrix reinforced composite pipes, Composite Structures, Vol. 79, pp. 270-279, 2007. [11] H.. Arikan, Failure analysis of (±55) 3 filament wound composite pipes with an inclined surface crack under static internal pressure, Composite Structures, Vol. 92, pp. 182-187, 2010. [12] S. Bhavya, P.R. Kumar, S. Kalam, Failure analysis of a composite cylinder, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, Vol. 3, pp. 01-07, 2012. [13] V. Gunasegaran, R. Prashanth, M. Narayanan, Experimental investigation and finite element analysis of filament wound GRP pipes for underground applications, Procedia Engineering, Vol. 64, pp. 1293-1301, 2013. [14] R. Rafiee, Experimental and theoretical investigations on the failure of filament wound GRP pipes, Composites Part B: Engineering, Vol. 45, pp. 257-267, 2013. [15] R. Rafiee, F. Reshadi, Simulation of functional failure in GRP mortar pipes, Composite Structures, Vol. 113, pp. 155-163, 2014. [16] R. Rafiee, A. Amini, Modeling and experimental evaluation of functional failure pressures in glass fiber reinforced polyester pipes, Computational Materials Science, Vol. 96, pp. 579-588, 2015. [17] R. Rafiee, F. Reshadi, S. Eidi, Stochastic analysis of functional failure pressures in glass fiber reinforced polyester pipes, Materials & Design, Vol. 67, pp. 422427, 2015. [18] R. Rafiee, B. Mazhari, Simulation of the long-term hydrostatic tests on Glass Fiber Reinforced Plastic pipes, Composite Structures, Vol. 136, pp. 56-63, .6102 [19] T. Üstün, H. Ulus, S.E. Karabulut, V. Eskizeybek, Ö.S. Şahin, A. Avcı, O.J. Demir, Evaluating the effectiveness of nanofillers in filament wound carbon/ epoxy multiscale composite pipes, Composites Part B: Engineering, Vol. 96, pp. 1-6, 2016. [20] L.A. Martins, F.L. Bastian, T.A. Netto, Structural and functional failure pressure of filament wound composite tubes, Materials & Design, Vol. 36, pp.779787, 2012. [21] S. Dolati, J. Rezaeepazhand, A Numerical study of failure modes of a composite plate subjected to hail ice impact, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, pp. 77-86, 2018. (In Persion) [22] R.F. Gibson, Principles of composite material mechanics, CRC press, 2011. [23] F.T. Wallenberger, P. Bingham, Fiberglass and Glass Technology: Energy-Friendly Compositions and Applications,Springer, 2010. [24] R.M. Jones, Mechanics of composite materials, CRC press, 1975. [25] J.H. Affdl, J. Kardos, The Halpin-Tsai equations: a review, Polymer Engineering and Science, Vol. 16, pp. 344-352, 1976. [26] E.J. Barbero, Introduction to composite materials design, CRC press, 2017. [27] A.C. Ugural, Stresses in beams, plates, and shells, CRC Press, 2009. [28] D. Motamedi, S. Mohammadi, Fracture analysis of composites by time independent movingcrack orthotropic XFEM, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 54, pp. 20-37, 2012. [29] Z. Hashin, Failure criteria for unidirectional fiber composites, Journal of Applied Mechanics, Vol. 47, pp. 329-334, 1980. [30] J. Pederson, Finite element analysis of carbon fiber composite ripping using ABAQUS, Clemson University, USA, 2008. [31] H.R. Mahdavi, Analysis of behavior of composite pipes under internal cyclic pressure and external pressure, Tarbiat Modares University, Iran, 2015.(In Persion) [32] ABAQUS 6.14 Documentation, 2014. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 946 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,221 |
||