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 می‌کنند. الیاف خرما یکی از الیاف‌های گیاهی بوده و از کاربردهای عمده سنتی آن تهیه طناب می‌باشد. طناب‌ها اصولا تحت تاثیر تنش‌های کششی قرار می‌گیرند. از طرفی سطح طناب‌های تهیه شده از الیاف گیاهی زبر بوده و در نتیجه کار کردن با آن‌ها مشکل است. با کاستن لیگنین و پوشاندن سطح الیاف با مواد پلیمری می‌توان اصطکاک این الیاف را کاهش داد. در این پژوهش ابتدا از الیاف خام و رزین شده خرما طناب تهیه شده و سپس خصوصیات مکانیکی آن‌ها را شامل استحکام کششی، مدول الاستیسیته و کرنش اندازه‌گیری 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 طناب‌ها به ترتیب 600 و 250 مگاپاسکال بود که نشان داد با افزودن رزین الیاف حالت ارتجاعی بیشتری پیدا می‌کنند. تنش و کرنش‌های به دست آمده توسط نرم افزار برای طناب‌های مختلف با نتایج آزمون کشش مطابقت داشتند. در بررسی توزیع تنش و کرنش توسط مدل نشان داده شد که نقطه گسیختگی طناب‌ها در نقطه‌ای نزدیک فک ثابت با فاصله‌ای حدود 30% طول طناب رخ می‌دهد و آزمایش‌های عملی با دستگاه کشش نیز این نتیجه را تایید کرد.