view in publisher's site

Modelling the effect of yarn twist on the tensile strength of unidirectional plant fibre yarn composites

The structural potential of plant fibres as reinforcing agents can only be realized when the highest reinforcement efficiency is employed. Hence, aligned plant fibre composites are of interest. However, due to the short length of technical plant fibres, the reinforcement needs to be in the form of staple fibre yarns, which have a twisted structure. Although twist facilitates yarn processability, it has several detrimental effects on the composites produced from such twisted yarn reinforcements; one of which is fibre obliquity and misalignment. This results in a drastic drop in composite mechanical properties. No analytical model currently exists to accurately predict the effect of yarn twist on aligned plant fibre composite tensile strength. In this paper, a novel mathematical model is developed. The model is based on (i) a modified rule of mixtures for plant fibre composites, (ii) well-defined structure-property relationships in an idealised twisted staple fibre yarn and (iii) the Krenchel orientation efficiency factor. The developed model includes a corrected orientation efficiency factor of cos2(2α), where α is the yarn surface twist angle. The model is validated with extensive experimental data from Goutianos and Peijs (Goutianos S, Peijs T (2003) Adv Compos Lett 12(6):237) and is found to be a near-perfect fit (R2 = 0.960). Experimental data from other studies are also used for further verification.

مدل‌سازی اثر پیچش الیاف بر استحکام کششی کامپوزیت الیاف گیاهی یک جهته

پتانسیل ساختاری الیاف گیاهی به عنوان عوامل تقویت‌کننده تنها زمانی قابل تحقق است که بالاترین بازده تقویت به کار گرفته شود. از این رو، کامپوزیت های الیاف گیاهی هم تراز مورد توجه هستند. با این حال، به دلیل طول کوتاه الیاف گیاهی فنی، تقویت باید به شکل الیاف اصلی باشد که ساختار پیچیده دارند. اگرچه پیچش، فرآیند پذیری نخ را تسهیل می‌کند، اما اثرات زیان آوری بر کامپوزیت های تولید شده از چنین تقویت نخ تابانده دارد؛ یکی از آن‌ها، کج شدگی فیبر و عدم هم ترازی است. این امر منجر به افت شدید خواص مکانیکی کامپوزیت می‌شود. در حال حاضر هیچ مدل تحلیلی برای پیش‌بینی دقیق اثر پیچش الیاف بر استحکام کششی کامپوزیت الیاف هم تراز وجود ندارد. در این مقاله، یک مدل ریاضی جدید توسعه داده شده‌است. این مدل براساس (i)قانون اصلاح‌شده مخلوط‌ها برای کامپوزیت های فیبر گیاهی، (ii)روابط ساختار - ویژگی به خوبی تعریف‌شده در نخ فیبر اصلی پیچیده شده ایده‌آل و (iii)ضریب بهره‌وری جهت گیری کونتیل است. مدل توسعه‌یافته شامل ضریب کارایی جهت گیری تصحیح شده cos۲ (۲ α)است، که در آن α زاویه پیچش سطح نخ است. این مدل با داده‌های تجربی گسترده‌ای از گوتیانوس و پیجز (گوتیانوس S، پیجز T (۲۰۰۳)، ادو کامپوس لته ۱۲ (۶): ۲۳۷)اعتبارسنجی شده‌است و به عنوان یک تناسب تقریبا کامل شناخته شده‌است (R۲ = ۰.۹۶۰). داده‌های تجربی از مطالعات دیگر نیز برای تایید بیشتر استفاده می‌شوند.
ترجمه شده با

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.