مایکرومکانیک انتقال تنش از فاز میانی در آزمون بیرون کشی الیاف از رزین

در این پژوهش از یک مدل‌ مایکرومکانیکی جهت پیش‌بینی انتقال تنش از لایه میانی کامپوزیت سه فازی تقویت‌شده استفاده‌شده است. مدل متقارن شامل الیاف، زمینه و لایه میان آن‌ها است. در این مطالعه رفتار مکانیکی اجزا تشکیل دهنده کامپوزیت به‌صورت الاستیک خطی فرض شده‌اند. همچنین، زمینه به‌صورت یک ماده‌ی همسانگرد و الیاف و لایه‌ی میانی به‌صورت مواد همسانگرد عرضی فرض شده‌اند. تحلیل تنش سه بعدی در دو حالت الف) لایه میانی کاملاً متصل و سالم و ب) لایه میانی تا حدی جداشده انجام شده است. از مدل‌سازی تحلیلی، یک جفت معادلات دیفرانسیل جزئی مستقل برحسب مولفه‌های نامعین جابجایی‌ به‌دست‌آمده‌ است. سپس به‌منظور حل دقیق معادلات دیفرانسیل از روش جداسازی متغیرها و بسط توابع ویژه استفاده شد. حل‌های تحلیلی برای شرایط مرزی آزاد در سطح خارجی ماتریس جهت مدل کردن آزمون بیرون کشی به‌دست‌آمده‌اند. در هر دو حالت نتایج حاصل از روش تحلیلی همخوانی خوبی با نتایج به دست آماده از روش عددی دارند. با مقایسه مولفه‌های تنش برشی، شعاعی و محوری مشخص می‌شود که کامپوزیت سه فازی به‌مراتب مقادیر کمتری نسبت به کامپوزیت دوفازی اتخاذ می‌کند، همچنین میدان تنش به‌دست‌آمده در حالت تا حدی جداشده، مقادیر کوچک‌تری نسبت به حالت سالم اتخاذ می‌کند.

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

In the current paper, a micromechanical based model is presented to estimate the stress transfer in interphase of threephase 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.