مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

روشی هندسی جهت بررسی خواص مکانیکی کامپوزیتهای تقویت شده با ذرات

نویسنده
استادیار مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
بررسی های صورت گرفته بر روی ریزساختار برخی از مواد پرکاربرد در مهندسی بیانگر این امر هستند که ریزساختار برخی از این مواد در مقیاسهای مختلف طول از الگوهای یکسانی پیروی می کنند. با توجه به اینکه الگوهای اشاره شده در مقیاسهای مختلف تکرار می شوند می توان کل ریزساختار ماده را بصورت مجموعه ای از زیرساختارهای متناوب درنظر گرفت. روش همگن سازی با فرض ریزساختار متناوب یکی از روشهای پرکاربرد در شبیه سازی رفتار مکانیکی مواد کامپوزیت بادرنظر گرفتن هندسه توزیع الیاف می باشد. در این تحقیق روش همگن سازی برای مواد با ریزساختار متناوب تعمیم داده شده است. در تعمیم این روش اثرات ریزساختار در مقیاسهای مختلف در یک فرایند همگن سازی چند مرحله ای درنظر گرفته شده است. در هریک از مراحل همگن سازی هندسه مبتنی بر واقعیت ریزساختار ماده جهت تعیین خواص سلول مربوطه ایجاد شده و ویژگیهای مکانیکی آن محاسبه می گردند. با استفاده از این روش تاثیر اندازه و درصد حجمی هرکدام از ذرات فاز مسلح کننده و همچنین اثرات برهم کنش بین ذرات در داخل ریزساختار درنظر گرفته می شود. نتایج حاصل از تئوری ارائه شده با نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روی کامپوزیتهای مسلح شده با ذرات مقایسه شده است. براساس نتایج این مقایسه تطابق مناسبی بین نتایج بدست آمده ار تئوری فوق با داده های آزمایشگاهی وجود دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Geometrical method for determination of mechanical properties of particle reinforced composites

نویسنده English

Hamed Khezrzadeh
Assistant Professor of Structural Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده English

Research on microstructure of main engineering materials revealed that some of these materials exhibit similar microstructure patterns at different length scales. Since these patterns are replicated at different length scales the whole microstructure can be viewed as a set of periodic substructures. Homogenization technique for periodic microstructures has found many applications in simulation of composite materials by considering the geometry of fibers distribution. In this study a homogenization technique for periodic microstructures is developed. In this generalization a multi-step homogenization is being used. In each step of homogenization the geometry which is coincident with the true microstructure is produced to maintain the properties of the mechanical properties of the related cell. By using the presented method effect of size and grading of each of reinforcing phases and the interaction between fibers is taken into account. The results of the presented theory are compared with the existing experimental data on the particle reinforced composites. Good agreement between the presented theory and experimental data is found.

کلیدواژه‌ها English

Particulate Composites
Homogenization
Micromechanics
Mechanical properties
Unit cell