رفتار حرارتی-مکانیکی کامپوزیت‌های پلیمری تحت تاثیر آتش

Abstract

استفاده از کامپوزیت‌های پایه پلیمری تا به امروز رشد روز افزونی داشته است. کامپوزیت‌ها به علت خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی خاص، کاربرد زیادی دارند؛ اما احتراق ذاتی این مواد و عدم استحکام آن‌ها در دماهای بالا بویژه هنگام مواجهه با آتش یکی از چالش‌های استفاده کامپوزیت در صنایع است. زمانیکه کامپوزیت‌ها در معرض آتش می-گیرند، ماتریس کامپوزیت همراه با آزادسازی گرما، دود، ذرات دوده و بخارات سمی تجزیه می‌شود. در اثر تاثیر آتش بر سازه کامپوزیتی فرآیندهای حرارتی متعددی از جمله رسانایی حرارتی در سازه، تجزیه شدن رزین و تولید و خروج گازهای فرار از کامپوزیت رخ می‌دهد. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیرات آتش بر سازه‌های کامپوزیتی می‌باشد. تحلیل مقاومت کامپوزیت در برابر آتش، تعیین میزان و مدت زمان دوام آوردن کامپوزیت در برابر آتش و همچنین بررسی اثرات تنش حرارتی ایجاد شده در سازه کامپوزیتی نیازمند تحلیل ترکیبی حرارتی-مکانیکی کامپوزیت می‌باشد. جهت تحلیل مساله در این پژوهش از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. مدل مناسب جهت تحلیل بخش‌های حرارتی و مکانیکی مساله با توجه به معادلات حاکم، توسعه یافته و از طریق زیرروال‌های موجود در نرم افزار آباکوس در این نرم افزار وارد می‌شود. مدل حرارتی-مکانیکی با نتایج موجود در مطالعات معتبر، اعتبار سنجی شده و در نهایت این مدل، جهت تحلیل حرارتی-مکانیکی یک سازه کامپوزیتی استوانه‌ای تحت تاثیر آتش مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتایج نشان دادند که با تخمین زمان شکست کامپوزیت، می‌توان میزان نیروی قابل تحمل توسط سازه را در شرایط مختلف تاثیر آتش بر سازه، تعیین نمود.