مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

پیش‌بینی رفتار خزشی مواد مرکب الیافی با استفاده از مدلسازی میکرومکانیکی

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه زنجان
2 دانشگاه زنجان
چکیده
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.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Micromechanical modeling for prediction of the creep behavior of fibrous composite materials

نویسندگان English

Isa Ahmadi 1
Neda Ataee 2
2 University of Zanjan
چکیده English

A micro-mechanical model based on the representative volume element (RVE) is presented to study the time-dependent and creep behavior of fibrous composite material. To this aim a finite element model is presented for analysis of creep behavior of material in multi-axial creep are presented. The generalized plane strain condition is employed to model the behavior of the RVE in axial and transverse normal loading. The governing equations of the problem in the RVE are discretized using the presented finite element method and the stiffness and force matrixes are presented. Appropriate boundary conditions are implied to the RVE in order to consider the transverse and axial loading conditions including creep behavior. The Euler explicit method is employed to solve the discretized equations in the time domain. The distribution of micro-stresses and the effect of creep in re-distribution of the stresses are studied. The steady state creep behavior of composite in macro-mechanical scale is investigated by analysis of the micromechanical behavior of the RVE. The macro-mechanical creep behavior of metal matrix composite in axial and transverse loading are predicted from the presented micromechanical model.

کلیدواژه‌ها English

Micromechanical Modeling
Creep properties
Steady state creep
finite element method
Representative Volume Element (RVE)