مايكرومكانيك انتقال تنش از فاز مياني در آزمون بيرون كشي الياف از رزين

Micromechanics of stress transfer through the interphase in pull out test of fiber through the resin

در اين پژوهش از يك مدل مايكرومكانيكي جهت پيش بيني انتقال تنش از لايه مياني كامپوزيت سه فازي تقويت شده استفاده شده است. مدل متقارن شامل الياف، زمينه و لايه ميان آن ها است. در اين مطالعه رفتار مكانيكي اجزا تشكيل دهنده كامپوزيت به صورت الاستيك خطي فرض شده اند. همچنين، زمينه به صورت يك ماده ي همسانگرد و الياف و لايه ي مياني به صورت مواد همسانگرد عرضي فرض شده اند. تحليل تنش سه بعدي در دو حالت الف) لايه مياني كاملاً متصل و سالم و ب) لايه مياني تا حدي جداشده انجام شده است. از مدل سازي تحليلي، يك جفت معادلات ديفرانسيل جزئي مستقل برحسب مولفه هاي نامعين جابجايي به دست آمده است. سپس به منظور حل دقيق معادلات ديفرانسيل از روش جداسازي متغيرها و بسط توابع ويژه استفاده شد. حل هاي تحليلي براي شرايط مرزي آزاد در سطح خارجي ماتريس جهت مدل كردن آزمون بيرون كشي به دست آمده اند. در هر دو حالت نتايج حاصل از روش تحليلي همخواني خوبي با نتايج به دست آماده از روش عددي دارند. با مقايسه مولفه هاي تنش برشي، شعاعي و محوري مشخص مي شود كه كامپوزيت سه فازي به مراتب مقادير كمتري نسبت به كامپوزيت دوفازي اتخاذ مي كند، همچنين ميدان تنش به دست آمده در حالت تا حدي جداشده، مقادير كوچك تري نسبت به حالت سالم اتخاذ مي كند.

In the current paper، a micromechanical based model is presented to estimate the stress transfer in interphase of three-phase reinforced composites. The symmetric model consists of fiber، matrix and a layer in between them. In this study، composite constituents were considered as linear elastic materials. Also، the matrix was treated as isotropic material while the fiber and the interphase were considered as transversely isotropic materials. The stress distribution solutions for an intact model and partially debonded model are obtained. A pair of uncoupled partial differentiation equations were obtained in terms of unknown displacement components. The separation of variable with Eigenfunction expansion methods were used to derive the exact solution of the PDE’s. Analytical solutions for the free boundary conditions on the external surface of the matrix are obtained to simulate the pullout test. In both cases، numerical findings revealed a good correlation with the analytical results. By comparing the shear، radial and axial stress components become clear that three- phase composite adopts smaller amounts than of two- phase composites. Also، it was shown that the stress field in the partially debonded model has small quantities in comparison to the intact model.