بررسی رفتار الیاف کربن و کولار در استوانه ی کامپوزیتی تحت ضربه سرعت پایین: تحلیل تجربی و عددی

نسبت استحکام به وزن بالا در کامپوزیت های زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف سبب شده است که در بسیاری از سازه ها و قطعات مورد توجه واقع شود. در این مقاله به تحلیل تجربی و عددی چهار استوانه کامپوزیتی تحت ضربه با سرعت پایین پرداخته شده است. ساختار این لوله ها به صورت فقط کربن، فقط کولار، کولار- خارج/ کربن- داخل و کربن- خارج/ کولار- داخل می باشد. در تست آزمایشگاهی از دستگاه ضربه ی سقوط آزاد با یک ضربه زننده کروی فولادی جهت اعمال ضربه بدون سرعت اولیه به نمونه ها استفاده شده است. در بخش عددی جهت بررسی رفتار ضربه از روش مدلسازی اجزاء محدود در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. در پژوهش حاضر انواع روش های مدلسازی ، فرایند مش بندی و انوع المان ها مانند پوسته معمولی، پوسته پیوسته و المان های جامد در نرم افزار مورد بحث قرار گرفته است. همچنین ضربه زننده همانند یک قطعه صلب و استوانه های کامپوزیتی به صورت المان پوسته معمولی مدل سازی شده است. در تحقیق حاضر نیروی تماس، مدت زمان تماس و جابجایی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج می توان دید که الیاف کولار قابلیت جذب انرژی بیشتری را نسبت به الیاف کربن داشته و استوانه فقط کربنی بیشترین نیروی تماسی و کمترین جابجایی را در مقایسه با سایر نمونه ها دارد. برای صحت سنجی، نتایج تجربی با نتایج به دست آمده در آباکوس مطابقت داده شده است که تطابق بسیار نزدیکی بین دو نتیجه وجود دارد.