مدل‌های ضرایب تقویت‌کننده ماتریس برای بررسی شکست مواد ارتوتروپ

Abstract

در این مقاله تئوری جدیدی برای بررسی رفتار شکست مواد کامپوزیتی ترک­­دار ارائه شده است. طبق تئوری حاکم ترک داخل ماتریس ایزوتروپ ایجاد شده و رشد می­کند. بنابراین بر خلاف تئوری­های حاکم بر شکست این مواد که بستر رشد ترک را در ماده­ی همگن غیرایزوتروپ فرض می­کرد در این تئوری بستر رشد ترک ماده ایزوتروپ در نظر گرفته شده که در اثر قرار گرفتن در ساختار ماده کامپوزیتی تحت تأثیر الیاف رفتار آن تغییر کرده است. در این دیدگاه، الیاف در ساختار یک ماده ارتوتروپ به عنوان تقویت‌کننده­های بستر ایزوتروپ ماتریس در نظر گرفته می­شوند که اثرات آنها به صورت ضرایبی در میدان تنش ایزوتروپ تعریف می­شوند. این ضرایب که ضرایب استحکام بخش نامیده شده­اند به سه روش مختلف برای ترکی که در هر راستای دلخواهی نسبت به الیاف در یک صفحه قرار گرفته­اند مطالعه و بررسی شده­اند. کمّی‌سازی اثرات استحکام‌بخشی الیاف با تعریف ضرایب استحکام بخش در مودهای کششی در راستای الیاف و عمود بر آن و مود برشی صورت می­پذیرد. ضرایب استحکام‌بخش حاصل از سه روش مطالعه شده به خواص الاستیک ماده، مسیر رشد ترک و نیز زاویه­ای که ترک دلخواه با الیاف می­سازد بستگی دارند. با این وجود در یکی از روش های ارائه شده از طریق رویکرد میکرو مکانیکی وابستگی این ضرایب به کسر حجمی الیاف نیز نشان داده شده است. مقایسه­ نتایج به دست آمده از این ضرایب و تئوری­های موجود شکست مواد ارتوتروپ بیانگر کارآیی و توانایی ضرایب استحکام بخش در بررسی و توجیه رفتار شکست این مواد است.