Skip to main content
فهرست مقالات

تحلیل آماری میکرومکانیکی اثرات توزیع اتفاقی الیاف بر خواص مکانیکی مواد مرکب الیافی

نویسنده مسئول:

نویسنده:

علمی-پژوهشی (وزارت علوم)/ISC (24 صفحه - از 137 تا 160)

چکیده:

در این مقاله، یک مدل میکرومکانیکی سه بعدی برای مطالعه اثر آرایش اتفاقی الیاف در زمینه بر مشخصه‌های مکانیکی مواد مرکب الیافی تک‌جهته ارائه می‌شود. المان حجمی نماینده مورد استفاده در مدل از r×c سلول تشکیل شده است که سلول‌های الیاف به گونه اتفاقی در سلول‌های زمینه توزیع شده‌اند. این تحلیل عمومی بوده و می‌تواند جهت استخراج خواص انعطاف‌پذیری تحت بارگذاری مکانیکی عمودی و برشی و بارگذاری حرارتی و هم‌چنین بررسی شروع خرابی پلاستیک شدن زمینه انجام شود. جهت بررسی چگونگی آرایش الیاف، مدل‌های گوناگون آماری توزیع، شامل توزیع نرمال، یکنواخت و بتا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مدل برای خواص الاستیک که الیاف به گونه اتفاقی توزیع شده است، تطابق خوبی با داده‌های تجربی و مدل‌های موجود در دسترس نشان می‌دهد. با اعمال آزمون فرض و براساس قضیه حد مرکزی، تحلیل آماری وابستگی خواص انعطاف‌پذیری و استحکامی به آرایش الیاف در زمینه در هر یک از توزیع‌های نرمال، یکنواخت و بتا انجام گرفته و در هر مورد با توجه به نتایج عددی بدست آمده، تفسیر لازم انجام شده است. نتایج عددی اعمال آزمون فرض نشان داده است که خواص انعطاف‌پذیری ماده مرکب چندان تحت تأثیر آرایش الیاف نیست. این در حالی است که خواص استحکامی ماده مرکب بسیار تحت تأثیر آرایش الیاف درون زمینه است.

In this paper, a 3D micromechanical model is presented to study the effect of randomly distributed fiber within the matrix on the mechanical characterizations of unidirectional fiber reinforced composites. The Representative Volume Element (RVE) of the model consists of r×c unit cells in which fibers are distributed randomly within the matrix cells. The presented model is general and can be used to extract the stiffness properties of a fibrous composite subjected to thermal and mechanical, normal and shear loading and also to investigate the initiation of matrix plastic deformation. Different statistical distribution models including normal, uniform and beta distribution are used to study the fiber arrangement. The obtained results for the elastic properties in which fiber distributed at random show good agreement with both experimental data and available models. Statistical analysis of dependency of stiffness and strength properties with fiber array within the matrix is carried out by applying hypothesis testing based on the central limit theorem in each normal, uniform and beta distribution. According to the obtained numerical results, the necessary interpretation is done in each case. Numerical results of hypothesis testing show that fiber distribution has no effect on the stiffness properties of a fiber composite, while the strength properties of the composites are highly affected by the fiber arrangement.

کلیدواژه ها:

آزمون فرض ،مواد مرکب الیافی ،میکرومکانیک ،توزیع اتفاقی

Fibrous Composites ،Hypothesis testing ،Micromechanics ،Random Distribution


برای مشاهده محتوای مقاله لازم است وارد پایگاه شوید. در صورتی که عضو نیستید از قسمت عضویت اقدام فرمایید.