بررسی توزیع تنش و کرنش در الیاف خرما با استفاده از روش اجزاء محدود

استفاده از الیاف گیاهی در تولید محصولات مختلف توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. الیاف گیاهی نسبت به الیاف صنعتی ارزان بوده، بهتر در طبیعت تجزیه شده و آلایندگی کمتری در محیط زیست ایجاد می کنند. الیاف خرما یکی از الیاف های گیاهی بوده و از کاربردهای عمده سنتی آن تهیه طناب می باشد. طناب ها اصولا تحت تاثیر تنش های کششی قرار می گیرند. از طرفی سطح طناب های تهیه شده از الیاف گیاهی زبر بوده و در نتیجه کار کردن با آن ها مشکل است. با کاستن لیگنین و پوشاندن سطح الیاف با مواد پلیمری می توان اصطکاک این الیاف را کاهش داد. در این پژوهش ابتدا از الیاف خام و رزین شده خرما طناب تهیه شده و سپس خصوصیات مکانیکی آن ها را شامل استحکام کششی، مدول الاستیسیته و کرنش اندازه گیری شدند. توزیع تنش و کرنش در این الیاف با استفاده از معادلات مکانیک جامدات در نرم افزار ansys مدلسازی شد. در آزمایش کشش، حداکثر نیرویی که طناب تهیه شده از 10 لیف خام تحمل نمود 172 نیوتن بود که با افزودن رزین به 400 نیوتن افزایش پیدا کرد. مدول الاستیک برای این طناب ها به ترتیب 600 و 250 مگاپاسکال بود که نشان داد با افزودن رزین الیاف حالت ارتجاعی بیشتری پیدا می کنند. تنش و کرنش های به دست آمده توسط نرم افزار برای طناب های مختلف با نتایج آزمون کشش مطابقت داشتند. در بررسی توزیع تنش و کرنش توسط مدل نشان داده شد که نقطه گسیختگی طناب ها در نقطه ای نزدیک فک ثابت با فاصله ای حدود 30% طول طناب رخ می دهد و آزمایش های عملی با دستگاه کشش نیز این نتیجه را تایید کرد.