شبیه سازی رفتار ترمومکانیکی کامپوزیت شیشه اپوکسی شامل آلیاژ حافظه دار تحت بارگذاری استاتیکی

Abstract

آلیاژهای حافظه‌دار نوعی خاص از مواد حافظه‌دار هستند که با افزایش دما می‌توانند تغییر شکل‌های بزرگ را بازیابی کرده و به شکل اولیه خود بازگردند. در این مطالعه شبیه‌سازی عددی رفتار ترمومکانیکی کامپوزیت‌های تقویت شده با آلیاژهای حافظه‌دار تحت بارگذاری استاتیکی و تک محوره، انجام شده است. با قرار دادن سیم‌های حافظه‌دار درون کامپوزیت اولیه، رفتار مایکرومکانیکی کامپوزیت به‌صورت یک منحنی دوخطی مشاهده می‌شود که علت آن تبدیل فاز درون سیم‌های حافظه‌دار و غیرخطی بودن رفتار کامپوزیت اولیه می‌باشد. پس از شبیه‌سازی به‌منظور صحت‌سنجی، از نتایج آزمایشگاهی موجود در مرور ادبیات استفاده شده است. پس از اعتبار‌سنجی مدل، اثر عوامل مختلف مانند: مقدار پیش‌کرنش سیم‌ها، اثر دمای بارگذاری و شرایط سطح تماس میان سیم‌های حافظه‌دار و ماتریس اپوکسی بررسی شده است. همچنین یک روش تئوری برای محاسبه کرنش فشاری و کششی موجود در کامپوزیت و سیم‌ها، پس از رهاسازی سیم‌های پیش‌کشیده ارایه شده است. بر اساس نتایج به‌دست آمده، در نظر گرفتن چسبندگی سطحی ضعیف میان سیم حافظه‌دار و ماتریس زمینه باعث نزدیکی نتایج شبیه‌سازی شده به نتایج آزمایشگاهی نسبت به حالت چسبندگی بین‌سطحی کامل، شد. افزودن پیش‌کرنش به سیم‌های حافظه‌دار باعث ایجاد تنش فشاری اولیه درون کامپوزیت شده و مقدار آن با افزایش دما بیشتر نیز می‌شود اما این پدیده، جدایش بین‌سطحی میان سیم‌های حافظه‌دار و ماتریس را نیز افزایش می‌دهد. بنابراین در طراحی کامپوزیت‌های تقویت‌شده با سیم‌های حافظه‌دار، باید برای مقادیر پیش‌کرنش اعمال‌شده به سیم‌های حافظه‌دار و دمای کاری کامپوزیت، مقادیر بهینه‌ای انتخاب شود.