مدل‌سازی مایکرومکانیکی رفتار خزشی کامپوزیت ترموپلاستیک تقویت‌شده با الیاف پیوسته و کامپوزیت تقویت شده با الیاف بلند

با توجه به خصوصیات کامپوزیت‌های ترموپلاستیک، استفاده از آن‌ها مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. تحقیق حاضر، روشی نوین بر پایه‌ی مایکرومکانیک را برای پیش‌بینی رفتار خزشی درازمدت ترموپلاستیک‌های تقویت شده با الیاف پیوسته تک‌جهته (ud) و الیاف بلند (lft) به ترتیب مانند کامپوزیت‌های کربن/peek و شیشه/پلی‌اتیلن ارائه می‌دهد. مواد ترموپلاستیک پلی‌اتیلن و peek، دارای خصوصیات ویسکوالاستیک غیرخطی هستند که با استفاده از مدل چهار عنصری برگر مدل‌سازی شده‌اند. نتایج تجربی نشان داده‌اند که مدل چهار عنصری برگر، رفتار کوتاه‌مدت و درازمدت ماتریس‌های ترموپلاستیک پلی‌اتیلن و peek را با دقت بالایی پیش‌بینی می‌کند. همچنین، رفتار الیاف شیشه و کربن، الاستیک در نظر گرفته شده است. سپس، با استفاده از مدل مایکرومکانیکی ماتریس پل‌زنی، تاثیر ماتریس ویسکوالاستیک غیرخطی بر رفتار خزشی درازمدت کامپوزیت‌ها پیش‌بینی و اعتبارسنجی شده است. مقایسه‌ی نتایج مدل‌سازی با نتایج تجربی موجود، در پیش‌بینی رفتار خزشی درازمدت کامپوزیت‌های ترموپلاستیک تقویت‌شده با الیاف پیوسته (ud)، اختلاف حداکثر 12 درصدی را نشان می‌دهد. همچنین در کامپوزیت‌های ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف بلند (lft) اختلاف حداکثر 10 درصدی را نشان می‌دهد.

micromechanical modeling of creep behavior of continuous fiber-reinforced thermoplastic composite and long-fiber reinforced composite

due to the characteristics of thermoplastic composites, their use has received increasing attention. the present research proposes a novel micromechanics-based method for predicting the long-term creep behavior of thermoplastics reinforced with unidirectional continuous fibers (ud) and long fibers (lft), such as carbon/peek and glass/polyethylene composites. polyethylene and peek thermoplastic materials exhibit nonlinear viscoelastic properties, which are modeled using the four-element berger’s model. experimental results have demonstrated that berger’s four-element model accurately predicts both the short-term and long-term behavior of thermoplastic polyethylene and peek matrices. additionally, the behavior of glass and carbon fibers is considered elastic in this study. using the micromechanical model of the bridging matrix, the influence of the nonlinear viscoelastic matrix on the long-term creep behavior of composites has been predicted and validated. a comparison of the modeling results with available experimental data shows a maximum difference of 12% in predicting the long-term creep behavior of thermoplastic composites reinforced with continuous fibers (ud) and a maximum difference of 10% in thermoplastic composites reinforced with long fibers (lft).