بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
فصل ششم- مکانیزم های مقاوم شدن در کامپوزیتها
اسلاید 2 :
مکانیزم های مقاوم شدن کامپوزیت ها
انتقال بار (Load Transfer)
برای انتقال بار از زمینه به الیاف، باید مدول الاستیک الیاف بیشتر از زمینه باشد (Ef >2 Em). این مکانیزم در الیاف طویل جهت دار بیشتر از الیاف کوتاه با توزیع غیر جهت دار اهمیت دارد. مهمترین مکانیزم در استحکام دهی کامپوزیت های like/like مانند C/C و SiC/SiC
Pre-stressing
This mechanism is based on the CTE mismatch between the matrix and second phase. The compressive stress in the matrix inhibits crack growth.
Micro-cracking
Micro-cracks that are formed due to thermal expansion mismatch or induced deliberately in the matrix, can contribute to toughening by means of crack branching.
اسلاید 3 :
مکانیزم های مقاوم شدن کامپوزیت ها
Phase Transformation
This mechanism mainly originates from the tetragonal to monoclinic stress-induced transformation of zirconia particles involving volume expansion resulting in a relaxation of the matrix stresses near the crack tip.
This transformation causes a volume expansion ('" 4 %)
اسلاید 4 :
مکانیزم های مقاوم شدن کامپوزیت ها
Crack Impediment and Deflection
The initial crack can be deflected by a weak dispersoid-matrix interface which is a preferred crack path.
Crack Bridging
This mechanism results from the interlocking of the two fracture surfaces of the crack by the dispersoids leading to a reduction in the stress intensity factor.
Fibre Pull-out
The main energy-absorbing mechanism raising the toughness of fiber composites is the pulling of fibers out of their sockets in the matrix during crack advance.
crack bridging
اسلاید 5 :
مکانیزم های مقاوم شدن کامپوزیت ها
fiber pull-out
fiber debonding
debonding + fiber fracture + pull-out
crack bridging
microcracking and crack branching
crack deflection
اسلاید 6 :
مکانیزم های مقاوم شدن کامپوزیت ها
اسلاید 8 :
فصل هفتم- خواص مکانیکی کامپوزیتها
اسلاید 9 :
مدهای شکست کامپوزیت ها با الیاف پیوسته
اسلاید 10 :
تنش کششی موازی با الیاف
کرنش شکست زمینه کمتر از الیاف
کرنش شکست زمینه بیشتر از الیاف
تنش در الیاف در کرنش شکست زمینه
σmfu: تنش در زمینه در کرنش شکست الیاف
اسلاید 11 :
تنش کششی موازی با الیاف
کرنش شکست زمینه کمتر از الیاف
قبل از ایجاد ترک در زمینه تنش در کامپوزیت از رابطه زیر بدست می آید
استحکام کامپوزیت:
از طرفی استحکام برابر است با :
از تساوی دو رابطه فوق، حداقل درصد حجمی الیاف برای اینکه الیاف نقش تحمل بار را ایفا کنند:
اسلاید 12 :
تنش کششی موازی با الیاف
کرنش شکست زمینه بیشتر از الیاف
قبل از ایجاد ترک در زمینه تنش در کامپوزیت از رابطه زیر بدست می آید
بدلیل ایجاد ترک در الیاف، فقط زمینه نیروی وارده را تحمل می کند و چون تنش بیشتر از حداکثر تنش زمینه است کامپوزیت دچار شکست می شود.
استحکام کامپوزیت:
در این شرایط اگر درصد حجمی الیاف از حدی کمتر باشد، استحکام کامپوزیت کمتر از از ماده زمینه خواهد بود (نیروی اعمالی فقط توسط زمینه تحمل می شود):
و چون فقط زمینه بار اعمالی را تحمل می کند، استحکام کششی کامپوزیت برابر با:
اسلاید 14 :
تنش کششی موازی با الیاف
در این محاسبات فرض شده است که تمام الیاف به طور همزمان ترک می خورند، در صورتیکه در واقعیت این اتفاق نمی افتد (بدلیل تفاوت در خواص الیاف).
ابتدا الیاف ضعیف ترک خورده و اگر توزیع تنش ناشی از شکست این رشته برای شکست بقیه الیاف کافی نباشد تنش اعمالی افزایش یافته و الیاف بصورت تصادفی ترک می خورند.
در این شرایط مدل های مختلفی برای آنالیز رفتار کامپوزیت ارائه شده است.
اسلاید 15 :
تنش کششی عمود بر الیاف
در این شرایط استحکام کششی و کرنش شکست کامپوزیت کمتر از زمینه خواهد بود!!!
اسلاید 16 :
تنش کششی عمود بر الیاف
در این شرایط الیاف نقش کمی در استحکام داشته و اگر استحکام فصل مشترک ضعیف باشد، ترک ها در زمینه در فصل مشترک با الیاف تشکیل می شوند.
اسلاید 17 :
تنش کششی عمود بر الیاف
می توان الیاف را بصورت سوراخ های استوانه ای در زمینه در نظر گرفت که باعث کاهش سطح مقطع بارکش می شود.
استحکام کامپوزیت:
اسلاید 18 :
شکست تحت تنش برشی
اسلاید 19 :
خواص سایشی کامپوزیت ها
یکی از مهمترین مزایای کامپوزیت های MMC نسبت به آلیاژها مقاومت سایشی آنها است.
اسلاید 20 :
The End
