مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثرات فاز میانی بر رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی کامپوزیت‌های چندفازی زمینه پلیمری

نویسندگان
1 استاد دانشگاه گیلان
2 دانشیار دانشگاه گیلان
3 استادیار دانشگاه شهید بهشتی
4 دانشجوی دکترای دانشگاه گیلان
چکیده
در این پژوهش، از یک مدل میکرومکانیکی تحلیلی بر مبنای روش سلول واحد جهت مطالعه اثرات فاز میانی بر پاسخ ویسکوالاستیک غیرخطی کامپوزیت‌های زمینه پلیمری چندفازی استفاده می‌شود. المان حجمی نماینده کامپوزیت از سه فاز شامل الیاف هم‌راستا، زمینه پلیمری و فاز میانی بین الیاف و زمینه تشکیل می‌شود. فرض اتصال کامل بین اجزای سازنده کامپوزیت منظور می‌شود. از معادله ساختاری ویسکوالاستیک شیپری برای مدل‌سازی رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی زمینه استفاده می‌شود. نتایج مدل میکرومکانیکی ارایه شده برای رفتار خزشی پلیمر و کامپوزیت دوفازی تطابق بسیار خوبی را با داده‌های تجربی موجود نشان می‌دهد. همچنین نتایج مدل حاضر برای خواص الاستیک کامپوزیت‌های سه‌فازی بسیار نزدیک به روش‌های عددی موجود می‌باشد. اثرات فاز میانی شامل مواد و ضخامت بر منحنی کرنش خزش-بازیافت کامپوزیت سه‌فازی بطور مفصل بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که خواص مواد تشکیل‌دهنده و ضخامت فاز میانی اثر بسیار مهمی بر پاسخ کرنش خزش-بازیافت کامپوزیت‌های سه‌فازی در بارگذاری عرضی دارد. همچنین، طبق نتایج مدل‌سازی میکرومکانیکی فهمیده شد که تاثیر فاز میانی بر رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی کامپوزیت سه‌فازی تحت بارگذاری محوری ناچیز می‌باشد. بعلاوه، اثرات سطوح مختلف تنش و تغییرات درصد حجمی الیاف بر منحنی کرنش خزش-بازیافت کامپوزیت زمینه پلیمری سه‌فازی بررسی می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of interphase effect on the non-linear viscoelastic behavior of multiphase polymer composites

نویسندگان English

Abolfazle Darvizeh 1
Reza Ansari 2
Mohammad Javad Mahmoudi 3
Mohammad Kazem Hassanzadeh 4
چکیده English

In this work, an analytical micromechanical model based on unit-cell approach is used to study the effect of interphase on the non-linear viscoelastic response of multiphase polymer composites. The representative volume element of composite consists of three phases including unidirectional fibers, polymer matrix and fiber/matrix interphase. Perfect bonding conditions are applied between the constituents of composites. The Schapery viscoelastic constitutive equation is used to model the nonlinear viscoelastic matrix. Prediction of the presented micromechanical model for the creep response of polymer material and two-phase composites shows good agreement with available experimental data. Furthermore, the predicted overall elastic behavior of three-phase composites demonstrates close agreement with other numerical results available. The effects of material and thickness of interphase on the creep-recovery strain curves of three-phase composites are studied in details. Results show that the interphase thickness and material properties have significant effect on the creep-recovery strain responses of the three-phase composites under transverse loading. According to micromechanical modeling results, it is found that the interphase negligibly affects the nano-linear viscoelastic behavior of three-phase composites under axial loading. Effects of the different stress levels and the variation of fiber volume fraction on the creep-recovery strain curves of three-phase composites are also investigated.

کلیدواژه‌ها English

Multiphase composites
Non-linear viscoelastic
Creep-recovery strain
Interphase
Micromechanical Modeling