ارزیابی رفتار مکانیکی و تحلیل خواص موثر کامپوزیت های ذره ای با توزیع منظم و تصادفی ذرات

در این مقاله، خواص مکانیکی موثر کامپوزیت های تقویت شده با ذرات کروی با استفاده از رویکرد همگن سازی مبتنی بر المان حجم نماینده (RVE) مورد تحلیل قرار گرفته است. به منظور بررسی نقش آرایش هندسی ذرات، دو دسته مدل RVE شامل توزیع دوره ای و توزیع تصادفی ذرات توسعه داده شده اند. در تمامی مدل ها، خواص مواد فاز ماتریس و ذره و همچنین کسر حجمی ذرات ثابت در نظر گرفته شده است. برای مدل های با توزیع تصادفی، چندین RVE مستقل با آرایش های متفاوت ذرات تولید شده تا تغییرپذیری پاسخ مکانیکی ناشی از ناهمگنی فضایی مورد ارزیابی قرار گیرد. خواص موثر الاستیک با استفاده از تحلیل عددی و اعمال شرایط مرزی مناسب استخراج شده اند. نتایج نشان می دهد که مدل های با آرایش دوره ای ذرات پاسخ های پایدارتر و همگراتری ارائه می دهند، در حالی که مدل های تصادفی، علی رغم نزدیکی مقادیر میانگین خواص، پراکندگی قابل توجهی در نتایج عددی نشان می دهند. این رفتار به حساسیت میدان های تنش و کرنش نسبت به موقعیت نسبی ذرات نسبت داده می شود. یافته های این مطالعه بیانگر اهمیت انتخاب مناسب RVE در پیش بینی خواص موثر کامپوزیت های ذره ای و ضرورت در نظر گرفتن تحلیل چندنمونه ای برای مدل های با توزیع تصادفی ذرات است.

کلیدواژه ها:

خواص مکانیکی ، المان حجم نماینده ، کامپوزیت های ذره ای ، توزیع تصادفی