محاسبه ابعاد بهینه جزء حجم معرف، جهت مدل سازی کامپوزیت حاوی الیاف کوتاه همسو شده با توزیع تصادفی

تاکنون محققین زیادی با ارائه روش های گوناگون به دنبال مدلسازی و شبیه سازی عددی کامپوزیت های الیافی در مقیاس مایکرو بوده اند. از آنجایی که در شبیه سازی های عددی، حجم محاسبات جزو محدودیت های مهم به شمار می آید، عملا مدل کردن یک قطعه کامپوزیتی با تعداد پرشمار الیاف امکان پذیر نیست. از این رو مدلسازی یک جزء حجمی معرف به روشی متداول در اینگونه شبیه سازی ها بدل شده است. این جزء حجمی باید خواص مکانیکی یکسانی با کامپوزیت اصلی در مقیاس ماکرو داشته باشد. طبیعتا هرچه ابعاد حجم معرف بزرگتر انتخاب شود شباهت بیشتری با کامپوزیت واقعی پیدا می کند اما این موضوع باعث بالا رفتن حجم محاسبات خواهد شد. از طرف دیگر کوچک انتخاب کردن بیش از حد جزء حجمی معرف نیز آن را از واقعیت دور خواهد کرد.در شبیه سازی های انجام شده توسط محققین کمتر به موضوع مهم انتخاب ابعاد حجم معرف پرداخته شده است. در حالی که انتخاب ابعاد مناسب این جزء حجمی، اولین گام در یک شبیه سازی صحیح محسوب می شود. هدف اصلی این پژوهش، یافتن بهترین ابعاد جزء حجمی معرف با استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود است. به این منظور، جزءهای حجمی معرف زیادی که شامل تعدادی الیاف کوتاه همسو شده با توزیع تصادفی در زمینه پلیمری اند توسط نرم افزار اجزاء محدود مدلسازی می شوند. با درنظر گرفتن تاثیر پارامترهایی نظیر ضریب منظری جزء حجمی معرف، ضریب منظری الیاف کوتاه، و همچنین کسر حجمی الیاف کوتاه بر مدول الاستیسیته ی کامپوزیت، ابعاد بهینه حجم معرف بدست می آید.

کلیدواژه ها:

Representative Volume Element ، Elastic Modulus ، Random Aligned Short Fiber ، Finite Element Method