مدل تحلیلی مبتنی بر میکرومکانیک برای پیش‌بینی خواص الاستیک کامپوزیت‌های با الیاف بافته‌شده

استفاده از الیاف بافته‌شده در ساخت مواد کامپوزیتی، به علت رفتار مکانیکی خاص آن‌ها گسترش یافته است. با توجه به پیچیدگی مدلسازی و شبیه‌سازی رفتار مکانیکی این نوع کامپوزیت‌ها، در این تحقیق یک مدل تحلیلی مبتنی بر میکرومکانیک برای تعیین خواص الاستیک کامپوزیت‌های با الیاف ‌بافته‌شده، توسعه داده شده است. این مدل ضمن سادگی، دقت بالایی را در پیش‌بینی خواص الاستیک ارائه می‌دهد. یکی از مهمترین عوامل موثر در دقت یک مدل میکرومکانیکی، اتخاذ یک روند همگن‌سازی مناسب می‌باشد. بنابراین، یک روش جدید همگن‌سازی المان حجمی معرف با استفاده از شبیه‌سازی چند‌لایه‌ها برای یک کامپوزیت با الیاف بافته‌شده توسعه داده شده است. فرایند همگن‌سازی ارائه‌شده به صورت همگن‌سازی چند‌مقیاسی می‌باشد. این مدل مبتنی بر تبدیل المان‌حجمی معرف به تعدادی زیرالمان است، به نحوی که بتوان در هر مرحله ترکیبی از زیرالمان‌ها را به عنوان یک چندلایه در نظر گرفت. برای تعیین خواص مکانیکی معادل چندلایه‌ها، به جای فرض کرنش‌ ثابت در کل چندلایه، فرضیات کرنش صفحه‌ای ثابت و تنش خارج صفحه‌ای ثابت لحاظ شده است. سپس، برای ارائه‌ی مدل نهایی، مدل همگن‌سازی پیشنهادی با یک مدل میکرومکانیکی ترکیب می‌شود. استفاده از فرضیات ارائه شده، منجر به بهبود پیش‌بینی‌های مدل میکرومکانیکی، بخصوص برای خواص خارج صفحه‌ای کامپوزیت می‌شود. کارایی روش همگن‌سازی ارائه‌شده با بررسی پنج مثال از منابع مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفته و دقت این روش در تعیین خواص کامپوزیت بافته‌شده نشان داده شده است.