مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تاثیر خرابی فاز میانی بر رفتار الاستوویسکوپلاستیک عموم مواد مرکب زمینه فلزی تک-جهته

نویسندگان
1 دانشگاه شهید بهشتی، پردیس فنی مهندسی شهید عباسپور، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی
2 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
چکیده
در این مقاله، یک مدل میکرومکانیکی سه بعدی وابسته به زمان جهت مطالعه‌ی رفتار الاستوویسکوپلاستیک مواد مرکب با الیاف هم‌راستا، با وجود آسیب فاز میانی تحت اثر بارگذاری چند محوری ارائه می‌شود. المان حجمی نماینده ماده مرکب شامل سه فاز الیاف، زمینه و فاز میانی الیاف/زمینه می‌باشد. فاز میانی بعنوان یک فاز مجزا با ضخامت معینی که سطح بیرونی الیاف را پوشش می‌دهد درنظر گرفته می‌شود. اختلاف دمای ساخت ماده مرکب تا دمای محیط که منجر به تنش پسماند حرارتی شده، در این تحلیل منظور می‌شود. الیاف و فاز میانی بعنوان یک ماده‌ی الاستیک و زمینه بعنوان یک ماده‌ی الاستیک-ویسکوپلاستیک با سخت‌شوندگی ایزوتروپیک فرض می‌شوند. از مدل ویسکوپلاستیک بادنر-پارتم جهت مدل‌سازی رفتار غیرالاستیک وابسته به زمان زمینه استفاده می‌شود. برای تحلیل آسیب فاز میانی، مدل نیدلمن مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مواد مرکب زمینه فلزی نشان داده می‌شود در حالی که نتایج پیش‌بینی شده بر اساس فرض عدم آسیب در فاز میانی بسیار دور از واقعیت می‌باشد، رفتار تنش-کرنش پیش‌بینی شده با وجود آسیب در فاز میانی و تنش پسماند حرارتی تطابق خوبی با داده‌های تجربی دارد. همچنین خواص الاستیک ماده مرکب با نسبت‌های منظر گوناگون با مدل میکرومکانیکی فوق استخراج می‌شود. پیش‌بینی‌های رفتار الاستیک نیز بسیار نزدیک به داده‌های تجربی و مدل‌های در دسترس دیگر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effects of interphase damage on the elastoviscoplastic behavior of general unidirectional metal matrix composites

نویسندگان English

MohammadJavad Mahmoodi 1
Mohammad Kazem Hassanzadeh 2
Reza Ansari 3
چکیده English

In this paper, a 3D time dependent micromechanical model is presented to study the elastoviscoplastic behavior of aligned fiber reinforced composites in the presence of interfacial damage subjected to multi-axial loading. The representative volume element (RVE) of the composite consists of three phases including fiber, matrix and fiber/matrix interphase. The interphase is considered as a distinct phase with a definite thickness that covers the outer surface of fibers. The difference between of manufacturing process temperature to room temperature introducing thermal residual stresses is included in the analysis. The fiber and interphase are assumed to be elastic, while the matrix exhibits elastic-viscoplastic behavior with isotropic hardening. The Bodner-Partom viscoplatic theory is used to model the time dependent inelastic behavior of the matrix. The Needleman model is employed to analysis interphase damage. For metal matrix composites, it is shown that while predictions based on undamaged interphase are far from the reality, the predicted stress–strain behavior including interphase damage and thermal residual stresses demonstrate very good agreement with experimental data. Furthermore, the elastic properties of the composites with various aspect ratios are extracted by the micromechanical model. The elastic behavior predictions of the composite are also very close to experimental data and the other available model.

کلیدواژه‌ها English

Micromechanics
Interphase damage
Elastic-Viscoplastic behavior
Thermal Residual Stress
Aspect Ratio