بررسی روش‌های تخمین طول عمر مواد کامپوزیتی تحت اثر عوامل محیطی

امروزه کامپوزیت‌ها به‌عنوان مواد مهندسی مناسب برای کاربردهای مختلف شامل قطعات اتومبیل، سازه‌های هوافضایی، صنایع دریایی و نفتی طراحی و ساخته‌شده‌اند. مزیتهای برجسته این مواد از جمله سبکی، مقاومت و استحکام نسبت به وزن بالا در مقایسه با مواد دیگر باعث توسعه کاربرد آنها شده است. از طرفی قرار گرفتن قطعات کامپوزیتی در معرض شرایط محیطی متفاوت میتواند منجر به ایجاد تغییرات دائمی در رفتار و خواص مکانیکی این مواد گردد. ازاینرو بررسی تاثیرات شرایط محیطی بر دوام و طول عمر قطعات کامپوزیتی، به‌عنوان یکی از الزامات کلیدی طراحی در صنایع مختلف مطرح‌شده است. چنین سازه‌هایی باید طوری طراحی شوند که در برابر شرایط محیطی اعمال شده در طول عمر مفید سازه مقاومت کنند. به صورت کلی مدل های پیشبینی طول عمر مواد کامپوزیت تحت اثر عوامل محیطی شامل مدل های توسعه داده شده بر مبنای تئوری نرخ انرژی جنبشی، رویکرد پدیدار شناختی، پیرشدگی تسریع شده و روش برهم نهی می باشند. در روش های مبتنی بر تئوری نرخ انرژی جنبشی (برهم نهی زمان-دما) ، بین عمر پیش بینی شده مورد نیاز برای یک خاصیت معین و دمای آزمایش یک رابطه مرتبه اول لگاریتمی بر قرار می شود. در رویکرد پدیدارشناختی روابط جبری تخمین عمر بر مبنای شناخت تجربی پدیدهها ارائه میشود. در روش پیرشدگی تسریع شده با توجه به اینکه فرآیند طبیعی پیرشدگی کلی در بسیاری از مواد پلیمری همواره کند است و مشاهده اثرات پیرشدگی در یک مقیاس زمانی عملی بسیار دشوار می باشد. از آزمایشهای تسریع شده برای تعیین طول عمر مواد استفاده می-شوند به نحوی که با تسریع فرایند پیرشدگی امکان پیش بینی رفتار بلند مدت مواد را فراهم کنند. رویکرد برهم نهی به اثرات ناشی از ترکیب عوامل محیطی )عمدتا رطوبت و دما( می پردازد. بنابراین آسیب وارد شده به مواد کامپوزیت، به دلیل اثرات ترکیبی عوامل محیطی بر مبنای جمع آثار هر یک از این عوامل تخمین زده میشود. نظر به اهمیت این موضوع، در این مقاله ضمن بررسی انواع مختلف روشهای پیشبینی طول عمر کامپوزیتهای پلیمری تحت اثر عوامل محیطی، ویژگیها و محدودههای کاربرد این روشها مقایسه شده است.