بررسی تاثیر همزمان نرخ بارگذاری و دما بر تورق در ورقه¬های فلزی-الیافی در آزمون¬های کششی، بالستیک و خمش سه نقطه¬ای

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی تاثیر همزمان نرخ بارگذاری و دما بر تورق در ورقه¬های فلزی-الیافی در آزمون¬های کششی، بالستیک و خمش سه نقطه¬ای

ارائه دهنده: Provider: علی شیرافکن - مهندسی مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر غلامحسین مجذوبی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر علوی نیا، دکتر خلیلی، دکتر فعلی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 15 - 1404/4/30

مکان ارائه: Place of presentation: مجازی

چکیده: Abstract: چکیده ورقه‌های فلزی الیافی(FML) در سال‌های اخیر به دلیل خواص مکانیکی مناسب مورد توجه صنایع هوایی و خودرویی بوده است. این ورقه‌ها از لایه‌‌های فلزی نازک و لایه اپوکسی تقویت‌شده با الیاف، تشکیل و از ساختارهای ترکیبی محسوب می‌شوند. در این مطالعه تأثیر دما و نرخ کرنش بر رفتار مکانیکی و همچنین، سازوکارهای شکست در این مواد به صورت تجربی و شبیه سازی عددی بر پایه روش اجزای محدود بررسی شده است. ورقه‌های فلزی الیافی استفاد شده در این رساله، از ورق¬های فلزی آلومینیوم 2024 و تیتانیوم و الیاف شیشه و کربن در زمینه رزین اپوکسی، تشکیل شده است. نتایج آزمایش خمش سه نقطه¬ای بر روی این مواد نشان داد که با افزایش دما، استحکام خمشی آن¬ها کاهش و بالعکس، افزایش نرخ کرنش موجب افزایش استحکام خمشی می¬شود. با بررسی تصاویر اس-ای- ام نمونه¬های اف-ام-ال در آزمون خمش مشخص شد که در نرخ بارگذاری ثابت و با افزایش دما، تورق با شدت بیشتری بین لایه¬های فلزی و ماده مرکب رخ داده است، همچنین، در دمای ثابت با افزایش نرخ بارگذاری، علاوه بر تورق، بیرون زدگی الیاف نیز وجود دارد. در آزمایش¬های بالستیک مشخص شد که با افزایش دمای هدف و همچنین، افزایش سرعت پرتابه، خروج پرتابه با سرعت بیشتر اتفاق¬ می¬افتد. همچنین، برای تمامی نمونه¬ها، افزایش دمای هدف، با کاهش مقدار ضریب برگشت انرژی همراه است. تصاویر دی-آی-سی نشان می¬دهد که در دماهای بالاتر اتصال بین لایه¬ها تضعیف می¬شود که این امر منجر به تورق یا جدا شدن لایه¬ها در هنگام ضربه می¬گردد. از آن¬جایی که شبیه ‌سازی‌ بر اساس مدل‌ها و مفروضات ایده‌آل می¬باشد، تأثیرات دنیای واقعی را به طور کامل نشان نمی¬¬دهند. مقدار خطای نتایج شبیه سازی نسبت به نتایج تجربی با افزایش دما، بیشتر شده است. در تمام نمونه¬های گلار1/2 شبیه سازی شده، بیش از 50 درصد انرژی جنبشی توسط لایه آلومینیومی در قسمت پشت ضربه جذب می¬شود. در آزمایش هاپکینسون کششی نمونه¬های ورق فلزی- الیافی در دماهای بالای صفر درجه سانتیگراد مشاهده می¬شود که با افزایش نرخ کرنش در یک دمای ثابت، استحکام تسلیم نمونه افزایش می¬یابد. در دماهای پایین¬تر از صفر درجه سانتیگراد، مواد سازنده لایه¬های ورق فلزی-الیافی تمایل دارند شکننده¬تر شوند. این شکنندگی سبب کاهش استحکام تسلیم می¬شود، زیرا توانایی مواد برای تغییر شکل قبل از شکستگی کاهش می¬یابد. با بررسی تصاویر روش کرنش سنجی تصویری نمونه¬های گلار، مشاهده می¬شود که با افزایش سرعت کشش، تورق لایه¬های فلزی و ماده مرکب آشکارتر و بیشتر می¬شود. در آزمون هاپکینسون کششی، با افزایش دما در ورق¬های فلزی- الیافی، زمان شکست کاهش ¬می¬یابد. همچنین، در دمای زیر صفر، افزایش نرخ کرنش موجب کاهش زمان تحمل تا شکست می¬شود، همچنین، کاهش بیشتر دما هم سبب کاهش زمان شکست می¬شود.