بررسی تحلیلی و عددی استحکام نهایی کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف پیوسته و نا پیوسته کربنی تک لایه تک جهته

در این مقاله به بررسی تحلیلی و عددی استحکام نهایی کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف پیوسته و نا پیوسته کربنی تک لایه تک جهته پرداخته شده است.نتایج تجربی و تحلیلی نشان میدهد که اغلب، الیاف تردتر از ماتریس بوده و در کرنش کمتری نسبت به ماتریس دچار تخریب میشوند،یعنی کرنش نهایی ماتریس بیشتر از کرنش نهایی الیاف می باشد. اگر طول الیاف پیوسته کمتر از طول بحرانی آن باشد.آنگاه تنش الیاف به حداکثر حالت خود نرسیده و ممکن است در حین بارگذاری، وجه مشترک الیاف- ماتریس و یا ماتریس زودتر از الیاف دچار تخریب شوند.و برعکس اگر طول الیاف پیوسته بزرگتر از طول بحرانی آن باشد. آنگاه الیافبه حداکثر تنش قابل تحمل خود می رسند. اگر طول الیاف ناپیوسته بزرگتر از طول بحرانی آن باشد.، آنگاه تنش حداکثر الیاف برابر تنش نهایی(استحکام نهایی) الیاف است.اگر طول الیاف ناپیوسته کمتر از طول بحرانی آن باشد باشد، تخریبی در الیاف روی نمیدهد.بلکه کامپوزیت به دلیل تخریب کششی ماتریس دچار خرابی میشود. با داشتن طول الیاف یکسان، با تغییر در ساختار وجهمشترک و افزایش تنش برشی آن، میتوان استحکام کامپوزیت را بهبود داد.بطور کلی تقویت زمینه با استفاده از الیاف کربنی ، مقادیر کرنش ها را کاهش داده و سبب افزایش مقاومت کششی و چقرمگی شکست می گردد. تحلیل اجزای محدود نشان می دهد که توزیع تنش در قطعه کامپوزیتی در امتداد الیاف به شدت خواص مکانیکی و درصد حجمی الیاف مصرفی وابسته می باشد.همانطور که انتظار می رفت این نتایج ،همسان با نتایج سایر پژوهش ها برای کامپوزیت ها پلیمری می باشد.و نیز نتایج بدست آمده از این تحقیق با برخی نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته و اطمینان حاصل شد که پیش بینی های حاصل از این روش از دقت لازم و مطلوبی برخوردار است.همچنین نتایج استخراج شده نشان می دهد که حل عددی،روشی بسیار سریع و آسان به منظور پیش بینی دقیق رفتار مکانیکی کامپوزیتهای تولید شده با الیاف می باشد.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت پایه پلیمری ، الیاف کربن ، اپوکسی ، استحکام کششی ، درصد حجمی الیاف ، آباکوس