تمرکز تنش در سطح آزاد کامپوزیت های فایبری

در این بررسی از روش المان های محدود برای محاسبه تنش های حرارتی در کامپوزیت های با فایبر یکجهت بهره گرفته شده است. برای بالا بردن دقت محاسبات و منظور کردن اثر طول فایبر و نیز اثر فایبرهای مجاور در میزان تنش های یاد شده، مدل های سه بعدی مورد مطالعه قرا داده شده اند. در اینجا مدل های سه بعدی مذکور را به دو ناحیه انتهایی (در محل تماس با سطح آزاد) و داخلی (کاملا دور از سطح آزاد) تقسیم کرده و ح وزه تنش در هر یک از دو ناحیه بصورت مجزا بررسی شده است. حوزه های تنش این دو ناحیه دارای خواص کاملا متفاوتی هستند. تنش های محاسبه شده در ناحیه داخلی مدل در تطابق کامل با نتایج حاصله از مطالعه مدل های دوبعدی و همجنین نتایج آزمایشگاهی موجود می باشد. اما در بررسی ناحیه انتهایی تمرکز تنش های قابل توجهی برای تنش های شعاعی و محیطی در محل تماس سطح مشترک فایبر و متریکس با سطح آزاد مشاهده می شود. با کوچک کردن اندازه المان ها در این ناحیه تمرکز تنش های مذکور افزایش بی سابقه ای از خود نشان می دهند که این می تواند تائیدی بر وجود یک میدان تنش بی نهایت یا (Stress Singularity) در این محل باشد. مطالعه میزان شدت میل به بی نهایت میدان تنش یا (Singularity Order) نشان می دهد که این شدت مستقل ازتفاوت در ضریب انباط حرارتی فایبر و متریکس و همچنین مکان هندسی نقطه (Singular) حول فایبر است. اما شدت مذکور با خواص مکانیکی عرضی فایبر مخصوصا مدول الاستیسیته و ضریب پواسون در ارتباط می باشد.