پیش بینی آسیب کامپوزیت های پرشده با ذرات دارای اشکال نامنظم

امروزه کامپوزیت های ذره ای کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف یافته اند. در رساله حاضر کامپوزیت چوب پلاستیک به عنوان نمونه ای از کامپوزیت ذره ای مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های تجربی انجام گرفته بر روی کامپوزیت های چوب پلاستیک در دماهای مختلف، نشان داد که مکانیزم شکست غالب در کامپوزیت های چوب پلاستیک بدون حضور عامل جفت کننده در دمای محیط، جدایش بوده است. اگرچه، مکانیزم شکست این کامپوزیت ها در دماهای زیر صفر، از جدایش سطح مشترک به شکست ذره چوب تغییر می یابد. به علاوه میزان اثربخشی عامل جفت کننده (مالئیک آنیدرید) در کامپوزیت چوب پلاستیک با کاهش دما، کاهش می یابد.تعیین پارامترهای چسبندگی سطح مشترک چوب-پلاستیک و مشخص کردن موقعیت شروع جدایش و مسیر رشد آسیب در کامپوزیت چوب پلاستیک با ذرات دارای اشکال نامنظم چوب، هدف اصلی این رساله بوده است. به منظور شبیه سازی شروع و رشد آسیب در این کامپوزیت ها، مدل ناحیه چسبنده با استفاده از تحلیل المان محدود بکارگرفته شد. روش حل معکوس برای شناسایی پارامترهای تئوری ناحیه چسبنده سطح مشترک ذره و ماتریس، مورد استفاده قرار گرفت. برای رسیدن به این هدف، روش بهینه سازی نلدر-مید به کار گرفته شد، بدین ترتیب که پارامترهای سطح مشترک، با کمینه سازی تفاضل داده های نمودار نیرو-جدایش تجربی و شبیه سازی شده تعیین گردیدند. از روش ارتباط تصاویر دیجیتال، به منظور ثبت میزان جدایش سطح مشترک در آزمایش های تجربی استفاده شد. تأثیر قابل توجه زاویه قرارگیری الیاف تشکیل دهنده ذره چوب نسبت به سطح مشترک چوب-پلاستیک، در پارامترهای سطح مشترک بررسی شد و مشخص گردید که زاویه ای بحرانی برای تغییر مکانیزم از جدایش سطح مشترک به شکست ذرات چوب وجود دارد. دوازده پارامتر مدل ناحیه چسبنده برای راستاهای طولی و عرضی الیاف چوب و مودهای مختلف شکست، بدست آمد. استحکام چسبندگی نمونه های طولی مود i و مودii ، به ترتیب 5/1 و 3 برابر استحکام چسبندگی نمونه های عرضی مود i و مودii می باشد. به منظور پیش بینی شروع و رشد آسیب، مدلی با هندسه واقعی از کامپوزیت چوب پلاستیک دارای اشکال نامنظم ایجاد شد و پارامترهای سطح مشترک بدست آمده در آن جایگذاری گردید. مطابقت خوب نتایج شبیه سازی آسیب با نتایج تجربی، تأییدی بر صحت و دقت پارامترهای چسبندگی بدست آمده می باشد.