برآورد دقیق تر میدان تنش پسماند ناشی از پخت در کامپوزیت های پلیمری با در نظر گرفتن خصوصیات فاز میانی

در این تحقیق به مطالعه تاثیر شرایط چسبندگی بین الیاف و رزین بر میدان تنش پسماند حرارتی در کامپوزیتهای پلیمری، پرداخته شده است. بدین منظور، یک کامپوزیت سه فاز شامل الیاف، رزین و فاز میانی در نظر گرفته شده است. در ابتدا، با استفاده از پیش بینی های تحلیلی موجود برای خصوصیات الاستیک فاز میانی و براساس معادلات مایکرومکانیک، خواص مکانیکی تک لایه ارتوتروپیک سه فاز حاصل شده است. با اعمال این خواص به حل دقیق موجود، ضرایب کالیبراسیون مربوط به روش سوراخکاری مرکزی برای چهار کامپوزیت تک جهته با جنس های متفاوت بدست آمده است. شبیه سازی روش سوراخکاری مرکزی در چندلایه های کامپوزیتی با در نظر گرفتن ضخامت های متفاوت فاز میانی، منجر به پیش بینی یک ماتریس ضرایب کالیبراسیون معادل برای چندلایه گردیده است. در نهایت با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود برای کرنشهای پسماند، تنشهای پسماند حرارتی به ازای شرایط متفاوت چسبندگی محاسبه گردیده است. نتایج تحلیلی نشان می دهد که در کامپوزیت کربن اپوکسی، شرایط چسبندگی تاثیر مهمی بر تمامی ضرایب کالیبراسیون دارد؛  در حالیکه در کامپوزیتهای بوران-اپوکسی، شیشه-اپوکسی و کولار-اپوکسی تعداد قابل ملاحظه ای از این ضرایب، حساسیتی به این شرایط ندارند. در نتیجه، در چندلایه های کربن-اپوکسی دور شدن از شرایط چسبندگی کامل،  منجر به کاهش قابل ملاحظه میدان تنش پسماند می گردد (حدود 30%)، در حالیکه این تغییرات در چندلایه های شیشه-اپوکسی کمتر است (حدود 11%)، عمده این کاهش در تنش پسماند زمانی اتفاق می افتد که ماده کامپوزیتی به صورت سه فاز در نظر گرفته می شود، حتی اگر فاز میانی بسیار نازک باشد.

کلیدواژه ها:

تنش پسماند ، فاز میانی ، روش سوراخکاری مرکزی ، ضرایب کالیبراسیون