نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 - استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان

چکیده

چند لایه‌های فلز- کامپوزیت دسته جدیدی از کامپوزیت‌های هیبریدی هستند که از ترکیب لایه‌های فلزی و کامپوزیت ایجاد می‌شوند و به واسطه جدید بودن و ویژگی‌های برجسته آنها، پژوهش‌ها روی این کامپوزیت‌ها در حال توسعه است. یکی از زمینه‌های ناشناخته در چندلایه‌های فلز-کامپوزیت، اندازه‌گیری تنش‌های پسماند حرارتی به‌وجود آمده در فرآیند ساخت است. تنش‌های پسماند در این نوع از کامپوزیت‌ها به دلایل متفاوتی همچون خواص مکانیکی- حرارتی متفاوت کامپوزیت و فلز، چیدمان متفاوت لایه‌ها، سیکل پخت کامپوزیت و روش ساخت چندلایه کامپوزیتی، امری اجتناب ناپذیر است. اندازه‌گیری تنش‌های پسماند درچندلایه‌های هیبرید به روش سوراخکاری مرکزی به دلیل تغییر جنس در عمق سوراخ امکان پذیر نبوده و توسعه روش سوراخکاری مرحله‌ای برای تعیین تنش‌های پسماند در هر لایه لازم است. در این تحقیق با استفاده از روش اجزای محدود، ضرایب کالیبراسیون، برای ارتباط کرنش‌های رها شده و تنش‌های پسماند محبوس در هر لایه از چند لایه‌ فلز- کامپوزیت محاسبه شده است. مقایسه نتایج این تحقیق با نتایج سایر محققین برای کامپوزیت لایه‌ای، صحت روش و محاسبات انجام شده را تائید می‌نماید. همچنین نتایج این تحقیق نشان می‌دهد به دلیل قرار گرفتن لایه‌های کامپوزیتی در ساختار چندلایه‌های فلز- کامپوزیت، ماتریس ضرایب کالیبراسیون مربوط به لایه‌های فلزی، از حالت متقارن خارج شده و برای لایه‌های فلزی نیز ماتریس ضرایب کالیبراسیون لازم است.

کلیدواژه‌ها

[1] Carrillo, J.G. and Cantwell, W.J.: Mechanical properties of a novel fiber-metal laminate based on a polypropylene composite. Mechanics of Materials, vol. 41, 2009, pp. 828–838.

[2] Sinmazcelik, T., Avcu, E. and Coban, O.: A review: Fibre metal laminates, background, bonding types and applied test methods. Materials and Design, vol. 32, 2011, pp. 3671–3685.

[3] Alderliesten, R.: On the development of hybrid material concepts for aircraft structures. Recent Patents Engineering, vol.3, 2009, pp. 25-38.

[4] Shivakumar, P.S., Galaveen, S.C., Siddaramaiah and Jawali, D.: Effect of glass/nylon coated aluminum fibers on torsional properties of epoxy polymer composite shafts. Malaysian Polymer Journal, vol. 9, no.1, 2014, pp. 33-38.

[5] Ardakani, M.A., Khatibi, A.A. and Ghazavi, A.: A study on the manufacturing of Glass Fiber Reinforced Aluminum Laminates and the effect of interfacial adhesive bonding on the impact behavior. International Congress and Exposition, 2008.

[6] Mahesh, M., Kumar, A.S.: Comparison of Mechanical Properties for Aluminium Metal Laminates (GLARE) Of Three Different Orientations Such As CSM, Woven Roving and 45o Stitched Mat. Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), e-ISSN: 2278-1684, p-ISSN: 2320-334XX, pp. 09-13.

[7] Rossini, N.S., Dassisti, M., Benyounis, K.Y. and Olabi, A.G.: Methods of Measuring Residual Stresses in Components. Materials and Design, vol. 35, 2012, pp. 572–588.

[8] Safarabadi, M.: Prediction of calibration factors of the hole-drilling method for orthotropic composites including hybrid interphase region. Journal of Composite materials, DOI: 10.1177/0021998314529680, 2014.

[9] Standard Test Method for Determining Residual Stresses by the Hole-Drilling Strain Gage Method, Annual Book of ASTM Standard, 03.01, 2008.

[10] Shokrieh, M.M. and Ghasemi, A.R.: Simulation of Central Hole-Drilling Process for Measurement of Residual Stresses in Isotropic, Orthotropic, and Laminated Composite Plates.  Journal of Composite materials, vol. 41, no. 4, 2007, pp. 435-52.

[11] Shokrieh, M.M. and Ghasemi, A.R.: Determination of Calibration Factors of the Hole Drilling Method for Orthotropic Compositesusing an Exact Solution. Journal of Composite materials, vol. 19, 2007, pp. 2293-311.

[12]Shokrieh, M.M. and Ghasemi, A.R.: Determination of Calibration Factors of the Hole Drilling Method for Orthotropic Composites using an Exact Solution. Journal of International Polymer of Science and Technology (In Persian), vol. 19, no. 6, 2007, pp.439-450

[13] Ghasemi, A.R., Behrooz, F.T. and M.M. Shokrieh: Determination of non-uniform residual stresses in laminated composites using integral hole-drilling method: Experimental evaluation. Journal of Composite Materials. vol. 48, no. 4, 2013, pp. 415-425.

[14] Ghasemi, A.R. and M.M. Shokrieh: Residual Strains Measurement and Calculating Residual Stresses in Composite Laminates Using the Integral Method. Journal of Computational Methods in Engineering (In Persian), vol. 28, vo. 2, 2009, pp. 81-93.

[15] Ghasemi, A.R. and M.M. Shokrieh: Development of an Integral Method for Determination of Non-uniform Residual Stresses in Laminated Composites. Journal of Polymer Science and Technology (In Persian), vol. 21, vo. 4, 2007, pp.347-355.

[16] Akbari, S., Behrooz, F.T. and Shokrieh, M.M.: Characterization of residual stresses in a thin-walled filament wound carbon/epoxy ring using incremental hole drilling method. Composites Science and Technology, 2014, vol. 94, pp. 8-15.

[17] Shokrieh, M.M.: Residual stresses in composite materials, First ed., WoodheadPublishing Limited, Cambridge, pp. 76-120, 2014.

[18] Schajer, G.S.: Relaxation methods for measuring residual stresses: techniques and opportunities. Experimental Mechanics, vol. 50, no.8, 2010, pp. 1117–1127.

[19] Schajer, G.S. and Prime, M.B.: Use of inverse solutions for residual stress measurement.  Journal of Engineering Materials and Technology, vol. 128, no. 3, 2006, pp. 375-382.

[20] ANSYS Help System. Analysis Guide and Theory Reference, Ver. 14.5; 2010.

[21] Akbari, S., Behrooz, F.T. and Shokrieh, M.M.: Slitting Measurement of Residual Hoop Stresses Through the Wall-Thickness of a Filament Wound Composite Ring. Experimental Mechanics, vol. 53, 2013, pp. 1509-1518.