view in publisher's site

Numerical analysis on viscoelastic creep responses of aligned short fiber reinforced composites

Micro-mechanics analysis using the Representative Volume Element (RVE) approach implemented with the Finite Element Method has been widely used for computing material properties of unidirectional fibrous polymer matrix composites. However, little attention has been given to viscoelastic RVEs of discontinuous fiber reinforced composites. This paper develops a RVE-based Finite Element algorithm for evaluating the effective viscoelastic creep behaviors of aligned short fiber composites. A parametric study including considerations of fiber volume fraction, fiber aspect ratio and fiber packing geometry is performed through the proposed algorithm. Computed results indicate that increasing the fiber volume fraction decreases the mechanical compliance of the overall compound, and the effect of fiber reinforcements is particularly significant in the direction of fiber alignment. Additionally, increasing the fiber aspect ratio reduces the creep compliance coefficient along the direction of fiber alignment more than coefficients along other directions. The fiber packing geometry affects the values of axial compliance properties at low fiber volume fraction and its impacts become less as the fiber volume fraction increases. We also provide an application to simulate the equivalent viscoelastic creep response out of the RVE approach through ABAQUS user defined material subroutine, and the maximum absolute error between the two sets of data is only 1%.

تحلیل عددی پاسخ‌های خزش ویسکوالاستیک کامپوزیت های تقویت‌شده با الیاف کوتاه هم تراز شده

تجزیه و تحلیل میکرو مکانیک با استفاده از روش نماینده عنصر حجم (RVE)اجرا شده با روش آلمان محدود به طور گسترده برای محاسبه خواص مواد کامپوزیت ماتریس پلیمری تک جهتی استفاده شده‌است. با این حال، توجه کمی به سیستم‌های ویسکوالاستیک کامپوزیت های تقویت‌شده با الیاف ناپیوسته شده‌است. این مقاله یک الگوریتم آلمان محدود مبتنی بر RVE را برای ارزیابی رفتارهای خزش ویسکوالاستیک موثر کامپوزیت های الیاف کوتاه هم تراز توسعه می‌دهد. یک مطالعه پارامتری شامل ملاحظات کسر حجمی الیاف، نسبت ابعاد الیاف و هندسه بسته‌بندی الیاف از طریق الگوریتم پیشنهادی انجام شده‌است. نتایج کامپیوتری نشان می‌دهد که افزایش کسر حجمی فیبر انطباق مکانیکی ترکیب کلی را کاهش می‌دهد و اثر تقویت فیبر به ویژه در جهت همترازی فیبر قابل‌توجه است. علاوه بر این، افزایش نسبت ابعاد الیاف، ضریب انطباق خزش را در راستای راستای الیاف بیش از ضرایب در جهت دیگر کاهش می‌دهد. هندسه بسته‌بندی فیبر بر مقادیر ویژگی‌های انطباق محوری در کسر حجمی فیبر پایین تاثیر می‌گذارد و اثرات آن با افزایش کسر حجمی فیبر کم‌تر می‌شود. همچنین برنامه‌ای را برای شبیه‌سازی پاسخ خزش ویسکوالاستیک معادل خارج از رویکرد RVE توسط کاربر ABAQUS ارائه می‌دهیم که زیرروال مواد را تعریف می‌کند و حداکثر خطای مطلق بین دو مجموعه از داده‌ها تنها ۱ % است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Civil and Structural Engineering
  • ترجمه مقاله Civil and Structural Engineering
  • مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • ترجمه مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • مقاله Ceramics and Composites
  • ترجمه مقاله Ceramics and Composites
  • مقاله سرامیک و کامپوزیت ها
  • ترجمه مقاله سرامیک و کامپوزیت ها
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.