تعیین چقرمگی بحرانی شکست بین لایه ای کربن- اپوکسی به روش آرکان

در سالهای اخیر کاربرد مواد مرکب در صنایع مختلف از جمله هوافضا و خودرو بسیار افزایش یافته است. در این میان، مباحث مربوط به پیشگیری از شکست و خرابی سازه های کامپوزیتی نیز، به تبع این افزایش کاربرد، از توجه خاصی در بین محققین صنایع مختلف برخوردار شده است. به دلیل عدم وجود تقویت کننده ای در جهت عمود بر لایه ها و در ضخامت سازه، سازه هایی که از مواد مرکب لایه ای ساخته می شوند به شدت در معرض خطر هستند. این خرابی در حقیقت شروع و انتشار ترک های بین لایه ای در فصل مشترک دو لایه می باشد. از آنجا که کاربرد اصلی این مواد در ساخت قطعات پرکاربرد در صنایع هوافضا است، محاسبه دقیق مقدار آسیب و عمر کاری مفید باقیمانده در این سازه ها یا همان دامنه آسیب، از اهمیتی حیاتی برخوردار است. به منظور محاسبه میزان آسیب یا عمر باقیمانده قطعه ترک دار، ابتدا باید خصوصیات شکست آن ماده مشخص باشد. برای تعیین پارامترها و خصوصیات شکست مواد مختلف، آزمایش های گوناگونی وجود دارد. آزمایش اصلاح شده آرکان یکی از بهترین گزینه های موجود تحت بارگذاری مودهای مختلف داخل صفحه است. در این پژوهش به منظور کاهش پاره ای هزینه ها و مشکلات ناشی از استفاده از اتصالات چسبی، نمونه ای جدید طراحی شد و با روشی مشابه با روش آرکان مورد آزمایش قرار گرفت. پارامترهای بحرانی شکست ماده مرکب کربن- اپوکسی که از پرکاربردترین مواد مرکب در صنایع هوافضا، خودرو و نظامی است در دمای اتاق با استفاده از کارهای آزمایشگاهی و مطالعات عددی تعیین شده است. این پارامترها شامل ضرایب شدت تنش بحرانی و انرژی کرنشی بحرانی آزاد شده در راس ترک می شوند. با استفاده از مدل های دو بعدی، ضرایب اصلاح هندسی برای دستگاه اصلاح شده آرکان محاسبه شده است. با استفاده از ضرایب اصلاح هندسی و بار بحرانی شکست، مقادیر پارامترهای بحرانی شکست محاسبه و ارائه شده است.