روش نانونفوذگری شبیه سازی شده برای تعیین مایکرو تنش پسماند یک لایه تک جهته کامپوزیتی

آزمون نفوذگری روشی است که از طریق بررسی رفتار ماده در پاسخ به عمل نفوذگری روی جسم به اطلاعاتی در مورد آن دست می یابد. از مهم ترین اطلاعاتی که می توان از این پاسخ گرفت، مدول الاستیسیته و همچنین تنش پسماند نهفته در جسم است. کامپوزیت ها ترکیبی از دو یا چند ماده متفاوت هستند و تنش های پسماند نیز به دلیل همین اختلاف و ناهمگونی ایجاد می شود. با توجه به اثرات مخربی که این نوع تنش ها بر عملکرد سازه های کامپوزیتی دارند، تعیین مقدار و توزیع آن ها ضروری است. در کامپوزیت های لایه ای، برای تعیین تنش های پسماند در مقیاس مکرومکانیک روش های تجربی و مکانیکی وجود دارد، اما برای تعیین تنش های پسماند در مقیاس مایکرومکانیک روشی تجربی و مکانیکی که بتواند این تنش ها را اندازه گیری کند، وجود ندارد. هدف از پژوهش حاضر، شبیه سازی المان محدود آزمون نفوذگری برای تعیین مدول الاستیسیته و همچنین مایکرو تنش پسماند در یک لایه تک جهته کامپوزیتی است. برای این منظور، المان حجمی معرف مناسبی از کامپوزیت در نظرگرفته شده و نفوذگر مجازی روی آن انجام شده است. نتایج نشان می دهد که مدول الاستیسیته تخمین زده شده برای الیاف، به این روش، به عمق نفوذ نفوذگر وابسته است، اما تنش پسماند محاسبه شده، مستقل از عمق نفوذ نفوذگر است. برای بررسی تاثیر ماتریس روی نتایج نفوذگری در الیاف، علاوه بر مدل سازی کامپوزیت، یک ماده همسانگرد که خواصی مشابه با الیاف شیشه دارد نیز مدل سازی شده است و نتایج آن با نتایج کامپوزیت مقایسه شده است.  

کلیدواژه ها:

تعیین تنش های پسماند ، مایکرومکانیک ، شبیه سازی روش نفوذگری ، کامپوزیت ، روش اجزاء محدود