تحلیل عددی صفحه های کامپوزیتی لایه ای کربن/اپوکسی برای دستیابی به بیشینه نسبت مقاومت خمشی به وزن با استفاده از آزمایش خمش سه نقطه

در صنایع مختلف از جمله هوافضا، خودروسازی و ... دستیابی به ساختارهایی از مواد که دارای خواص مکانیکی مناسب در عین وزن کم باشند، اهمیت و کاربرد بسیار دارد. از این رو در این پژوهش تلاش شده است مواد کامپوزیتی لایه ای کربن/اپوکسی که دارای بیشینه مقاومت خمش به وزن می باشند را شناسایی کرد. برای این مهم از روش حل عددی با استفاده از نرم افزار آباکوس استفاده گردید. مدل های مختلف با درصد مختلف از الیاف کربن، ضخامت های متفاوت (تعداد ۴، ۸ دو ۱۲ لایه) ایجاد و با در نظر گرفتن استاندارد ASME-D۹۰ برای نرم افزار تعریف شد سپس تحت خمش سه نقطه مورد بررسی قرار گرفتند. المان S۴r برای مدل سازی المان محدود استفاده شد. از خواص مکانیکی ارائه شده در سایر پژوهش ها بهره برداری گردید. با استفاده از نتایج حاصله از نمودارهای نیروی اعمال شده بر حسب جابجایی که از تحلیل عددی توسط نرم افزار ایجاد شد و روابط موجود در استاندارد یاد شده، مقدار مدول خمشی بدست آمد. با استفاده از روش پاسخ سطح، با رویکرد کاهش وزن در عین بیشینه تحمل نیرو،بهینه سازی صورت گرفت. مشاهده گردید بهترین حالت در ۸ لایه، ۵۰ درصد الیاف کربن و لایه چینی ۰.۹۰ ±۴۵ خواهد بود. همچنین نتایج حاکی از موثرتر بودن درصد الیاف کربن نسبت به ضخامت یا تعداد لایه ها ماده در مدول خمشی می باشد. عملکرد روش حل المان محدود با استفاده از نرمافزار، با نتایج سایر محققین مقایسه شد که نشان دهنده هم خوانی مناسب پاسخ ها می باشد

Keywords:

کامپوزیت لایه ای کربن/اپوکسی , خمش سه نقطه