مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلی جدید جهت تخمین مدول یانگ بتن پلیمری با استفاده از روابط میکرومکانیک

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، استاد
2 کارشناس ارشد
چکیده
این تحقیق به تخمین مدول ارتجاعی مؤثر بتن پلیمری با استفاده از یک مدل میکرومکانیکی جدید اختصاص داده شده است. توانمندی روابط اینکلوژن معادل در تحقیقات بیشماری به اثبات رسیده است. مدل موری-تاناکا از پرکاربردترین روش همگن سازی برای مواد مرکب دو-فازی است. این مدل در حالتی که ناخالصی‌های درون ماده مرکبِ دو-فازی هم راستا بوده و درصد حجمی آنها کم تا متوسط باشد، تانسور سفتی را با دقت خوبی تخمین می‌زند. معذلک زمانیکه درصد حجمی ناخالصی بالا است، این مدل قادر به تخمین تانسور سفتی با دقت مناسبی نیست. ضعف عمده مدل موری-تاناکا آن است که، در درصد حجمی-های بالا، در مدل اینکلوژن منفرد مرتبط خواص عنصر تقویت کننده هرگز خواص ماتریس را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. ایده مدل ارائه شده در این تحقیق این است که در درصد حجمی‌های بالا، در محیط اینکلوژن منفرد مرتبط، فاز ماتریس باید تحت تأثیر خواص فاز تقویت کننده قرار بگیرد. جهت بررسی صحت نتایج این مدل با آزمایش، دوازده نمونه بتن پلیمری با دو ترکیب متفاوت ساخته و آزمایش شد. علاوه بر این از نتایج تحقیقات دیگر نیز جهت بررسی درستی این مدل استفاده گردید. مقایسه نتایج مدل پیشنهادی با نتایج آزمایشی و نتایج تحقیقات دیگران، بر قابلیت این مدل صحه می‌گذارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A new model to estimate the Young's modulus of polymer concrete using micromechanical relations

چکیده English

This research is dedicated to the estimation of the effective elastic modulus of polymer concrete by a new micromechanical model. The capability of the equivalent inclusion methods have been proved by numerous researches. The Mori-Tanaka (M-T) model is the most used homogenization scheme for two-phase composite materials. The M-T model provides good estimates of the stiffness tensor for two-phase composites with low to moderate volume fraction of inclusions. However, when the volume fraction of reinforcing phase is high, M-T model is unable to predict the stiffness tensor accurately. The major disadvantage of M-T model is that when volume fraction is high, in the associated isolated inclusion medium (AIIM), the properties of the reinforcing phase does not affect the matrix properties. The idea of the proposed model is that in high volume fraction of the associated isolated inclusion medium, the matrix phase must be affected by the reinforcing phase properties. In order to evaluate this model, twelve components with two different compositions were manufactured and tested. Also, the results from other researches were used to evaluate this model. The validation of the proposed model with the experimental data and results by other researchers shows the remarkable predictive capability of this model.

کلیدواژه‌ها English

Micromechanical model
Equivalent inclusion method
Polymer concrete
Effective Elastic Properties