ارائه مدل المان محدود مبتني بر تئوري عقب افتادگي برشي براي پيش بيني تنش ناشي از خزش كامپوزيت Al/SiC

Finite Element Model Based on Shear-Lag Theory for Prediction of Creep Stress in Al/Sic Composite

در پژوهش حاضر روش المان محدود براساس مدل تحليلي عقب افتادگي برشي براي تحليل تنش و همچنين پيش بيني تغيير شكل حالت پايدار خزش كامپوزيت هاي فيبر كوتاه تحت بارگذاري محوري استفاده شد. اتصال كامل بين فيبر و ماتريس فرض شده و رفتار حالت پايدار خزشي ماتريس با مدل عددي نورتون توصيف شد. شرايط مرزي اختصاصي به مدل سلول واحد اعمال شده و تكنيك فيبر مجازي مورد استفاده قرار گرفته و از نرم افزار ANSYS براي محاسبه تمامي تنش ها و كرنش ها در محل اتصال تقويت كننده به زمينه و سطح خارجي سلول واحد استفاده شد. در ادامه نتايج صحت سنجي شده و مقادير تنش هاي محوري و برشي در نقاط مختلف ماده مركب ترسيم و بحث و بررسي شدند. نتايج نشان دادند كه از سلول واحد كامپوزيت مي توان به عنوان نماينده ماده مركب در تحليل تنش استفاده كرد. همچنين استفاده از تكنيك تقويت كننده مجازي، راهكاري مفيد و قابل اطمينان براي رسيدن به مدل انتقال تنش است. مدل تحقيق حاضر علاوه بر دارا بودن دقت كافي، برخلاف پژوهش هاي قبلي امكان پيش بيني تمامي تنش ها و كرنش ها را در تمام نقاط تقويت كننده و زمينه دارد.

In the present study, the finite element method based on the shear-lag model was used for stress analysis as well as deformation of the creep stable state of short fiber composites under axial loading. A perfect fiber/matrix interface is assumed and the steady-state creep behavior of the matrix is described by Norton numerical model. Special boundary conditions applied to the unit cell model and imaginary fiber technique has been used. Then ANSYS software is used for the calculation of all stresses and strains at the fiber/matrix interface and the outer surface of the unit cell. Then the results were verified and the values of axial and shear stresses at different points of the composite were investigated. The results show that the composite unit cell can be used as a composite representative for stress analysis. Also, the use of an imaginary fiber technique is a useful and reliable way to achieve a stress transfer model. This Model has sufficient accuracy and contrary to previous studies can predict all stresses and strains in all points.