تحليل پارامترهاي مؤثر در ساختار كامپوزيت آكستيك تقويت شده چندلايه اي متعامد به روش المان محدود

Analysis of effective parameters of auxetic composite structure made with multilayer orthogonal reinforcement by finite element method

در اين مقاله، با استفاده از روش المان محدود، رفتار نوع جديدي از كامپوزيت آكستيك (كامپوزيت با ضريب پواسون منفي) كه از الياف پلي‌استر و لوله‌هاي ABS به‌ عنوان تقويت‌كننده و فوم پلي‌اورتان به‌عنوان ماتريس، تشكيل‌شده است، موردبررسي قرارگرفته شده است. همچنين، اثرات ضريب پواسون منفي و رفتار مكانيكي كامپوزيت آكستيك تحت‌فشار شبه‌استاتيك بررسي و با نتايج تجربي موجود مقايسه شده است. توافق خوبي بين نتايج وجود دارد. از نمودار تنش برحسب كرنش، نتيجه‌گيري مي‌شود كه رفتار اين نوع كامپوزيت در كرنش‌هاي بالاتر همانند مواد ميرا كننده عمل مي‌كند؛ و با توجه به خواص خاص كامپوزيت آكستيك، ازجمله مقاومت برشي بالا و مقاومت در برابر فرورفتگي و چقرمگي شكست، پتانسيل كاربردي بالا در صنايع مختلف دارد. در اين تحقيق پارامترهاي مؤثر دررسيدن به ضريب پواسون منفي بيشتر كامپوزيت آكستيك موردبررسي قرارگرفته شده است. اين پارامترها، شامل چگالي فوم، جنس و قطر لوله‌هاي ABS، فاصله بين لوله‌هاي ABS مي‌باشد. نتايج نشان مي‌دهد كه كاهش چگالي فوم و كاهش فاصله بين لوله‌هاي ABS در ابتدا، تا رسيدن به يك مقدار بحراني سبب افزايش ضريب پواسون منفي شده و سپس كاهش پيدا مي‌كند.

In this paper, the behavior of a new type of auxetic composite (composite with negative Poisson’s ratio) consisting of polyester fibers and ABS tubes as reinforcement as well as polyurethane foam as matrix was investigated by finite element method. Furthermore, the effect of negative Poisson’s ratio and mechanical properties of auxetic composite under quasi-static pressure were analyzed and the results were compared with the published experimental works. Good agreements were found between the results. Considering stress-strain diagram, it is concluded that this type of composite can operate as a damping material due to the specific properties such as high shear strength, indentation strength toughness. So, the foresaid properties make them a great choice with high potential application in various industries. Also, the ways to get the effective parameters to achieve more negative Poisson’s ratio were investigated. The parameters include the foam density as well as material, diameter and distances between ABS tubes. The results show that with decreasing foam density and decreasing distances between ABS tubes, the negative Poisson’s ratio first increases to reach the critical value and then decreases.