مطالعه عددی و آزمایشگاهی اثر جدایش بین لایه ای در صفحات کامپوزیتی انحنادار بر خواص ارتعاشی

نوع مقاله: مقاله ترویجی

نویسندگان

1 گروه مکانیک- مجتمع دانشگاهی مواد و فناورهای ساخت- دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 استادیار مهندسی مکانیک ایران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج،کرج

چکیده

کامپوزیت‌های لایه‎­ای، موادی با استحکام و با سفتی ویژه بالا هستند که در صنایع مختلف همانند هوافضا، خودروسازی و کشتی­سازی مورد استفاده قرار می­گیرند. این مواد در طی فرایند ساخت و تعمیر و نگهداری، ممکن است دچار عیوب سازه­ای شوند. یکی از مهم‌ترین عیوب سازه­ای، جدایش بین لایه­ای[i] است. ممکن است دامنه عیب مذکور رشد نکند و موجب خرابی کلی سازه نگردد، اما منجر به کاهش خواص استحکامی و سفتی آن خواهند شد و در نتیجه بر روی خواص ارتعاشی آن نیز تأثیر می­گذارند.
در مقاله حاضر خواص ارتعاشی پوسته انحنادار کامپوزیتی چند لایه کربن/ اپوکسی و دارای جدایش بین لایه­ای با استفاده از دو روش عددی و آزمایشگاهی بررسی شده است. جهت بررسی رفتار واقعی ارتعاشی، در روش آزمایشگاهی از آنالیز مودال و در روش عددی از نرم­افزارهای تجاری المان محدود، استفاده شده است. با مقایسه نتایج به‌دست آمده از روش تجربی (تست مودال) و روش عددی، تفاوت فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای صفحه سالم و صفحات دارای عیوب مشخص شده و می­توان آنها را از یکدیگر تفکیک نمود. در نهایت تأثیر میزان افزایش ناحیه جدایش بین لایه­ای بر روی فرکانس­های طبیعی یک صفحه انحنادار چهارگوش بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش مساحت جدایش، فرکانس­های طبیعی کاهش خواهند یافت.



[i]. Delamination

کلیدواژه‌ها


[1] Parhi, P. K., SK and Bhattacharyya, and P. K. Sinha, "Hygrothermal effects on the dynamic behavior of multiple delaminated composite plates and shells", Journal of Sound and Vibration, Vol.248, no.2,  2001, pp.195-214.

[2] Kim, Jun-Sik, and Maenghyo Cho, "Efficient higher-order shell theory for laminated composites with multiple delaminations", AIAA journal, Vol.41, no.5, 2003, pp.941-950.

[3]        Yang, J. H., and Y. M. Fu, "Delamination growth of laminated composite cylindrical shells", Theoretical and applied fracture mechanics, Vol.45, no.3, 2006, pp.192-203.

 

[4] Achryya, Anjan Kumar, Dipankar Chakravorty, and Amit Karmakar, "Bending characteristics of delaminated composite cylindrical shells—a finite element approach", Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol.28, no.8, 2009, p.965-978.

[5] Lee, Sang-Youl, and Dae-Seouk Chung, "Finite element delamination model for vibrating composite spherical shell panels with central cutouts", Finite elements in analysis and design, Vol.46, no.3, 2010, pp.247-256.

[6] Sultan R., Guirguis S., Younes M., El-Soaly E. (2012) “ Delamination detection of composite   laminates using natural frequency vibration method ”, International Journal of Mechanical engineering and Robotics Research, 2012, vol.1, pp.286-296.

[7] Sahu, S. K., and P. K. Datta, "Parametric resonance characteristics of laminated composite doubly curved shells subjected to non-uniform loading", Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol.20, no.18, 2001, pp.1556-1576.

[8] Ratnaparkhi, Sharayu U., and S. S. Sarnobat, "Vibration analysis of composite plate", International Journal of Modern Engineering Research (IJMER), Vol.3, no.1, 2013, pp.377-380.

[9] Mishra, Itishree, and Shishir Kumar Sahu, "Modal analysis of woven fiber composite plates with different boundary conditions", International Journal of Structural Stability and Dynamics, Vol.15, no.01, 2015, p.1540001.

[10] Lin, D. Xꎬ, R. Gꎬ Ni, and R. D. Adams, "Prediction and measurement of the vibrational damping parameters of carbon and glass fibre-reinforced plastics plates", Journal of composite materials, Vol.18, no.2, 1984, pp.132-152.

[11] Ullah, Israr, and Jyoti K. Sinha, "A novel method for delamination detection in composites", International Journal of Innovation and Applied Studies, Vol.2, no.1, 2013): 34-42.