تحلیل عددی المان محدود توسعه یافته و تجربی رفتار مکانیکی کامپوزیت پلی سولفون- شیشه زیست فعال s58 تهیه شده توسط روش ریخته گری حلال

کامپوزیت های زیست فعال، مانند پلی سولفون- شیشه زیست فعال، خواص مکانیکی بهتری نسبت به مواد خالص دارند و خواص آنها به استخوان انسان نزدیک تر است. در این پژوهش، از روش المان محدود توسعه یافته استفاده شده است، تا رفتار ناشناخته شکست کامپوزیت با دقت قابل قبول مدل سازی شود. در روش المان محدود توسعه یافته، استفاده از مش ریزی در هر مرحله ضروری نیست و با بهره گیری از توابع تحلیلی خاص (توابع غنی ساز) برای هر ناپیوستگی، دقت تقریب در تکینگی ها افزایش می یابد. هدف از استفاده از روش المان محدود توسعه یافته، به دست آوردن ضریب شدت تنش، جابه جایی ها، تنش در اطراف نوک ترک، چقرمگی شکست و نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی است. علاوه بر این، کامپوزیت پلی سولفون- شیشه s58 با 30% حجمی شیشه زیست فعال و با استفاده از روش ریخته گری حلال تولید و آزمون شکست خمشی براساس استاندارد مربوطه انجام شد. همچنین برای ظاهرسازی کیفیت ناپیوستگی در فصل مشترک ذرات شیشه و زمینه پلی سولفون، تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونه های آزمون خمش تهیه شد. رابطه بسیار نزدیکی بین ناپیوستگی اجزای کامپوزیت و ضعف در پاسخ مکانیکی و شکست کامپوزیت ساخته شده وجود دارد. چقرمگی شکست به دست آمده در محدوده 1/4 تا 1/6مگاپاسکال در رادیکال متر و نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی در محدوده 1600 تا 1900ژول بر متر مربع و قابل مقایسه با مقادیر مربوط به استخوان طبیعی بدن انسان است. همچنین ضریب شدت تنش و نرخ آزاد سازی انرژی کرنشی توسط کدنویسی در متلب و مدل سازی در آباکوس به دست آمده و با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه شده اند که بیانگر مطابقت خوب نتایج عددی با نتایج تجربی و تحلیلی است.