مطالعه تجربي و عددي اثر وجود و جهت‌گيري آوندهاي شيشه‌اي بر رفتار كششي كامپوزيت اپوكسي-الياف شيشه

در سالهاي اخير، پژوهش‌هاي متعددي در زمينه خودترميمي با استفاده از شبكه‌ آوندي در كامپوزيت‌ها انجام شده است. با توجه به اينكه وجود شبكه آوندي در كامپوزيت‌ها منجر به افت خواص مكانيكي اوليه مي‌شود، تعيين طرح بهينه شبكه آوندي براي دستيابي به حداقل افت خواص، اهميت بسزايي دارد. در اين پژوهش، به مطالعه تجربي و عددي اثر وجود و جهت‌گيري آوندهاي شيشه‌اي توخالي بر رفتار كششي در كامپوزيت‌ اپوكسي الياف شيشه پرداخته شده است. جهت‌گيري آوند‌هاي شيشه در سه سطح 0، 45 و 90 درجه نسبت به راستاي الياف شيشه تقويت‌كننده، و فاصله آوندها از يكديگر 200 ميكرومتر در نظر گرفته شد. نتايج آزمون‌هاي تجربي نشان داد كه وجود آوندهاي شيشه‌اي در كامپوزيت باعث افت خواص كششي مي‌شود و كمترين كاهش خواص كششي در نمونه كامپوزيتي حاوي آوندهاي شيشه‌اي در راستاي 45 درجه است. وجود و شكست آوندهاي شيشه‌اي در نمونه‌هاي كامپوزيتي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مطالعه شد. در مرحله بعد، شبيه‌سازي المان محدود سه‌بعدي با استفاده از المان حجمي نماينده، براي نمونه‌هاي حاوي سيستم آوندي توخالي با جهت‌گيري‌هاي مختلف با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS انجام شد. براي شبيه‌سازي فصل مشترك آوند شيشه‌ايرزين اپوكسي، از تركيب همزمان مدل‌هاي ناحيه چسبان و اصطكاكي كولمب استفاده شد. نتايج شبيه‌سازي نشان دهنده اختلاف جزيي در مقادير استحكام كششي پيش‌بيني شده با مقادير تجربي است. در مرحله بعد، عملكرد خودترميم در كامپوزيت حاوي آوندهاي شيشه پرشده با مواد خودترميم با جهت‌گيري 45 بطور تجربي بررسي شد.