امروزه مواد كامپوزيتي كاربرد گسترده­اي در صنايع مختلف پيدا كرده­اند. با افزايش كاربرد اين مواد، نياز بيشتري براي تحليل سازه­‌هاي كامپوزيتي احساس مي­‌شود.  با توجه به اهمیت روزافزون این مواد مهندسی، در نرم افزار­هاي مختلف المان محدود و از جمله Abaqus، امکانات گسترده‌ای برای شبیه‌سازی و تحلیل این مواد فراهم شده است.

با توجه به اهمیت و کاربرد فراوان مدل­سازی و تحلیل عددی کامپوزیت­ها در بخش­های مختلف تحقیقاتی و صنعتی، بر آن شدیم تا در طی سلسله مقالاتی به نکات مختلف پیرامون این مواد مهم مهندسی بپردازیم.

توجه داشته باشيد كه در این مقالات سعی شده تا به­طور خاص به نکات پیرامون مواد کامپوزیتی پرداخته شود و مدول­هايي كه در اينجا به آنها اشاره­اي نشده، مثل مدول Part، با ساير مسائل مشابه­اند و در هر مورد تنها نكات جديد ویژه مدل­سازی کامپوزیت­ها ارائه شده­است.

امیدوارم تا پایان با ما همراه باشید.

 

تعريف جنس برای مواد کامپوزیتی

كلاً مواد كامپوزيتي از شاخه مواد الاستيك خطي مي­باشند؛ یعنی به دلیل دشواری درنظر گرفتن پلاستیسیته برای آن­ها، کامپوزیت‌ها را موادی فرض می کنند که تا نقطه شکست دارای رفتار الاستیک و خطی هستند.

براي تعيين خواص مواد الاستيك (از مدول Property ) به طريق زير عمل مي­كنيم:

Material--->Create

1- در پنجره‌ي باز شده­ برای تعريف material، مسیر زير را طی مي­كنيم :

Mechanical ---> elasticity  --->  Elastic

 

 

2- از قسمت TYPE مي­توانيم بسته به مسئله مورد نظرمان يكي از حالات زير را انتخاب كنيم:

 

 

الف) Engineering Constants: كه در آن 9 مؤلفه از ثابت­هاي الاستيك مواد كامپوزيتي داده مي­شود. این نه مؤلفه عبارتند از:

Mechanical ---> Elasticity ---> Elastic: Type: Engineering Constants

 

ب) Lamina :براي كامپوزيت­هاي دوبعدي ( تنش صفحه اي) كه در آن 6 مؤلفه از ثابت­هاي الاستيك داده مي­شود.

Mechanical ---> Elasticity ---> Elastic: Type: Lamina

 

 

شرايط پايداري براي اين مواد (یعنی رابطه­‌ای که باید بین پارامترهای ماده برقرار باشد تا ماده از نظر فیزیکی بتواند وجود خارجی پیدا کند) به صورت زير ­است:

 

 

 

ج) Orthotropic:  ضرايب موجود در ماتريس سختي براي مواد اورتروپيك كه شامل 9 ثابت است، در نظر گرفته مي­شوند. مواد ارتوتروپیک موادی با یک صفحه تقارن هستند.

Mechanical ---> Elasticity ---> Elastic: Type: Orthotropic

 

 

 

 

 

 

 

مولفه­‌هاي اين ماتريس براساس مشخصه‌های الاستیک ماده، به صورت زير بدست مي­‌آيد:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

كه داريم:

 

 

شرايط پايداري براي اين مواد به صورت زير است:

 

 

 

 

 

و آخرين معادله پايداري به صورت زیر است:

 

 

 

د) Anisotropic : براي موادي كه در آن‌‌ها هيچ صفحه‌ي تقارني وجود ندارد و شامل 21 پارامتر مستقل هستند.

Mechanical ---> Elasticity ---> Elastic: Type: Anisotropic

 

 

 

 

 

 

 

 

3- در قسمت Sub options مي­توانيم پارامترهاي لازم جهت ­اندازه گيري معيارهاي شكست كامپوزيت­ها را در دو حالت: بر مبناي تنش و برمبناي كرنش وارد نماييم. اين پارامترها عبارتند از:

استحكام كششي در جهت الياف: Xt

استحكام فشاري در جهت الياف: Xc 

استحكام كششي در جهت عمود بر الياف: Yt 

استحكام فشاري در جهت عمود بر الياف: Yc 

استحكام برشي: S

اين مقدار بين 1- و 1 بوده و تنها در معيار Tsai-Wu کاربرد دارد: Cross-prod Term Coeff

تنها در معيار Tsai-Wu استفاده مي­‌شود: Stress Limit