بررسی اثر کسر حجمی الیاف بر تمرکز تنش ناشی از حضور خلل و فرج داخلی در مواد مرکب تک جهته با رزین پلیمری

مواد مرکب دارای خواص ویژهای هستند که باعث شده در چند ده گذشته، جذابیت زیادی در صنایع مختلف مانند اتومبیلسازی، هواپیماسازی و صنایع هوافضا پیدا کنند. این مواد با وجود وزن کمتر، از مقاومت بیشتری نسبت به موادیکپارچه† برخوردار هستند. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر کسر حجمی الیاف بر تمرکز تنش در مواد مرکب دارای ترک با ماتریس‡ پلیمری، انجام گرفته است. از یک المان حجمی نمونه به صورت مکعب مستطیل بهعنوان نماینده این مادهمرکب، استفاده شد. این مدل که شامل دو فاز ماتریس و الیاف میباشد دارای ترکی به شکل یک خط در فیبر وسطی بوده و به صورت یک مدل المانمحدود دوبعدی با تقارن مرکزی در نرمافزار Ansys 16.1 طراحی گردید. برای بررسی تأثیرکسر حجمی الیاف، مقدار شدت تنش در اطراف نوک ترک بهازای نسبتهای مختلف مدول الاستیسیته الیاف به ماتریس و طولهای مختلف ترک محاسبه گردید. درنهایت نتیجه شد که با کاهش نسبت مدول الاستیسیته الیاف به ماتریس و همچنین افزایش طول ترک، تأثیر کسر حجمی الیاف پررنگتر میگردد. همچنین مشاهده شد با افزایش طول ترک، تأثیرکسر حجمی الیاف بر شدت تنش در اطراف نوک ترک وابستگی بیشتری به نسبت مدول الاستیسیته الیاف به ماتریس، پیدا میکند

کلیدواژه ها:

مواد مرکب ، کامپوزیت ، پلیمری ، ترک ، کسر حجمی الیاف