A Numerical Approach to the Classical Laminate Theory of Composite Materials: The Composite Laminate Analysis Tool―CLAT v2.0

این کتاب ابتدا مقدمه ای سیستماتیک و کامل بر نظریه کلاسیک ورقه ورقه برای مواد کامپوزیت بر اساس تئوری عناصر الاستیسیته صفحه و عناصر صفحه کلاسیک (برشی صلب) ارائه می دهد. تمرکز بر روی لایه های یک طرفه است که می توان آن را بر اساس معادلات سازنده ارتوتروپ و ترکیب آنها به لایه های لایه ای توصیف کرد. علاوه بر رفتار ارتجاعی، شکست بر اساس حداکثر تنش، حداکثر کرنش، Tsai-Hill و معیار Tsai-Wu بررسی می‌شود.

حل معادلات بنیادی تئوری ورقه ورقه کلاسیک با عملیات ماتریسی گسترده مرتبط است و بسیاری از مسائل به حلقه‌های تکرار اضافی نیز نیاز دارند. بنابراین، محاسبه دستی کلاسیک مسائل مرتبط بسیار وقت گیر است. به منظور تسهیل کاربرد تئوری ورقه ورقه کلاسیک، تصمیم گرفتیم یک ابزار محاسباتی مبتنی بر پایتون، به اصطلاح ابزار تجزیه و تحلیل ورقه مرکب (CLAT) ارائه کنیم تا به راحتی برخی از سوالات استاندارد از زمینه کامپوزیت های تقویت شده با فیبر را حل کنیم. این ابزار در هر مرورگر وب استانداردی اجرا می‌شود و یک رابط کاربرپسند با بسیاری از گزینه‌های پس از پردازش ارائه می‌دهد. این عملکرد شامل آنالیز تنش و کرنش لایه‌ها و ورقه‌ها، استخراج خواص ارتجاعی خارج از محور لایه، و تحلیل شکست بر اساس معیارهای مختلف است.

</ span>

This book first provides a systematic and thorough introduction to the classical laminate theory for composite materials based on the theory for plane elasticity elements and classical (shear-rigid) plate elements. The focus is on unidirectional lamina which can be described based on orthotropic constitutive equations and their composition to layered laminates. In addition to the elastic behavior, failure is investigated based on the maximum stress, maximum strain, Tsai-Hill, and the Tsai-Wu criteria.

The solution of the fundamental equations of the classical laminate theory is connected with extensive matrix operations, and many problems require in addition iteration loops. Thus, a classical hand calculation of related problems is extremely time consuming. In order to facilitate the application of the classical laminate theory, we decided to provide a Python-based computational tool, the so-called Composite Laminate Analysis Tool (CLAT) to easily solve some standard questions from the context of fiber-reinforced composites. The tool runs in any standard web browser and offers a user-friendly interface with many post-processing options. The functionality comprises stress and strain analysis of lamina and laminates, derivation of off-axis elastic properties of lamina, and the failure analysis based on different criteria.