تحلیل جدایش و خرابی پوسته - تقویت کننده کامپوزیتی تحت بارگذاری استاتیکی با استفاده از مدل ناحیه چسبنده

مواد مرکب چندلایه به دلیل استحکام و سفتی بالا در مقایسه با وزنشان، به طور وسیعی در سازه های مختلف مانند سازه های هوافضایی استفاده می شوند. بنابراین پیش بینی آسیب این مواد بسیار مهم می باشد. یکی از اصلی ترین مکانیزم های خرابی این مواد، جدایی بین لایه ای می باشد که در اتصالات پوسته-تقویت کننده زیاد رخ می دهد. در این مقاله جدایی بین لایه ای در سازه های پوسته – تقویت کننده کامپوزیتی تحت بارگذاری استاتیکی خمش سه نقطه ای و چهار نقطه ای با استفاده از المان چسبنده به صورت مقایسه ای مورد ارزیابی قرار گرفته است. هم چنین اثرات ترتیب لایه چینی در تخریب به صورت تفصیلی بررسی شده است. المان بین لایه ای در چارچوب مکانیک آسیب و بر مبنای مدل ناحیه چسبنده دوخطی با استفاده از ماده نوشته شده توسط کاربر در نرم افزار Ansys پیاده سازی شده است. مزیت این روش، امکان مدلسازی رشد جدایی بین لایه ای بدون نیاز به وجود ترک اولیه و المان بندی مجدد می باشد. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل اجزاء محدود با آزمایش های موجود، نشان از کارایی روش به کار گرفته شده در پیش بینی شروع و رشد جدایی بین لایه ای دارد. نتایج نشان می دهد که در خمش سه نقطه، آسیب ابتدا از اتصال چسبی بین پوسته و تقویت کننده شروع می شود، در حالی که در خمش چهار نقطه، آسیب ابتدا از داخل المان بین لایه ای پوسته در مجاورت اتصال چسبی آغاز می گردد. به علاوه با توجه به نتایج حاصل، برای افزایش استحکام سازه های پوسته-تقویت کننده توصیه می شود که از قرار دادن لایه های 45 و 90 درجه در محل اتصال پوسته و تقویت کننده اجتناب گردد.