پیش‌بینی رفتار خزشی مواد مرکب الیافی با استفاده از مدلسازی میکرومکانیکی

Abstract

در این مقاله مدل میکرومکانیکی جهت بررسی رفتار خزشی و وابسته به زمان در مواد مرکب الیافی ارائه‌ شده ‌است. برای مدل‌سازی و استخراج رفتار کامپوزیت با استفاده از مدل میکرومکانیکی از مفهوم المان نماینده حجمی استفاده شده است. با استفاده از روابط ساختاری مربوط به خزش در بارگذاری چند محوره، مدل المان محدود برای مدل‌سازی خزش چند محوره استخراج شده است. سپس روابط حاکم بر المان نماینده با در نظر گرفتن ترم‌های مربوط به خزش با استفاده از روش المان محدود گسسته‌سازی شده و ماتریس‌های سفتی و نیرو متناسب با آن در مدل المان محدود استخراج ‌شده است. با توجه به اینکه در بارگذاری‌های عمودی محوری و جانبی کامپوزیت الیافی، ماهیت میدان جابجایی المان نماینده بصورت کرنش صفحه‌ای توسعه یافته قابل مدل‌سازی است، لذا گسسته‌سازی معادلات برای حالت کرنش صفحه‌ای توسعه یافته ارائه شده است. شرایط مرزی المان نماینده متناسب با بارگذاری در مسئله خزش اعمال شده است و از روش صریح اویلر برای حل معادلات در حوزه زمان استفاده‌ شده‌ است. مدل میکرومکانیکی ارائه شده برای بررسی توزیع تنش در زمینه و الیاف و بررسی خزش مرحله پایدار کامپوزیت الیافی زمینه فلزی استفاده ‌شده‌ است و نقش خزش در تغییر توزیع تنش بر حسب زمان بررسی ‌شده ‌است. سپس رفتار خزشی کامپوزیت در دیدگاه ماکرومکانیکی با استفاده از مدل میکرومکانیکی ارائه شده بر مبنای المان نماینده استخراج شده است وخواص ماکرومکانیکی کامپوزیت برای بارگذاری‌های جانبی و محوری برای نسبت‌های حجمی متفاوت بدست آمده است.