تحلیل لمینت های الیاف - فلز -کربن نانو تیوب تحت بار ضربه ای سرعت پایین
چکیده
کامپوزیتهای fml ، سازه هایی هیبریدی هستند که از ترکیب لایه هایی فلزی و پلاستیک های تقویت شده با الیاف (frp) ساخته می شوند. وزن کم و مقاومت خوب در برابر بارهای ضربه ای از خواص مطلوب این کامپوزیتها می باشد. کشف ساختار جدیدی از اتمهای کربن به نام نانو تیوب های کربنی با خواص مکانیکی فوق العاده اش، باعث توسعه روز افزون استفاده ازآنها درکامپوزیتها شده است. شبیه سازی ضربه سرعت پایین در fml تقویت شده با نانوتیوب های کربنی، موضوع جدیدی است که تاکنون به صورت آزمایشگاهی یا تحلیلی بررسی نشده است و در این پایان نامه مدلی تحلیلی برای شبیه سازی ضربه سرعت پایین روی این سازه ها ارائه می گردد. درتحقیق پیش روی، یک کامپوزیت fml متقارن ، تحت بار ضربه ای سرعت پایین قرار می گیرد، با جابجایی تعدادی ازلایه هایfrp با نانو کامپوزیت اپوکسی/نانوتیوب کربنی و به صورت متقارن، تاثیر تعداد لایه های نانو کامپوزیت، چیدمان مختلف این نانوکامپوزیت ها، درصد حجمی نانوتیوب های موجود و نحوه پخش آنها به صورت تصادفی یا هم امتداد بر پاسخ دینامیکی این کامپوزیتها به روشهای تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل تحلیلی ارائه شده برای یک لمینت فلز-الیاف-نانوتیوب کربنی با شرایط تکیه گاهی ساده و بر اساس تئوریfsdt 3، روش جرم-فنر دو درجه آزادی و نیز مدل موری- تاناکا در نانوکامپوزیتها، مقادیر نیروی تماس، خیز ورق، میزان انرژی جذب شده ضربه، توزیع تنش و کرنش در لایه های مختلف و...، درلمینت محاسبه شده است. برای حل معادلات از روش رانج-کاتای مرتبه چهار و سری های فوریه پیشنهادی برای خیز ورق با تکیه گاه ساده استفاده شده و با برنامه نویسی در محیط متلب، معادلات حاکم حل شده اند. در ادامه تاثیر تغییر پارامترهایی از قبیل ابعاد ورق کامپوزیتی، میزان انرژی ضربه ورودی وشعاع سر ضربه زننده نیز بر پاسخ دینامیکی یک کامپوزیت خاص مورد بررسی قرار گرفته است. دربخشی دیگر از این تحقیق، تفاوت پاسخ دینامیکی یک ورق آلومینیومی خالص، پوسته نانو کامپوزیت و frp با ضخامت برابر و تحت انرژی ضربه ای یکسان بررسی و ونتایج حاصله تحلیل شده است.