مطالعه تجربی و عددی اثر وجود و جهت گیری آوندهای شیشه ای بر رفتار کششی کامپوزیت اپوکسی-الیاف شیشه

در سالهای اخیر، پژوهش های متعددی در زمینه خودترمیمی با استفاده از شبکه آوندی در کامپوزیت ها انجام شده است. با توجه به اینکه وجود شبکه آوندی در کامپوزیت ها منجر به افت خواص مکانیکی اولیه می شود، تعیین طرح بهینه شبکه آوندی برای دستیابی به حداقل افت خواص، اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش، به مطالعه تجربی و عددی اثر وجود و جهت گیری آوندهای شیشه ای توخالی بر رفتار کششی در کامپوزیت اپوکسی- الیاف شیشه پرداخته شده است. جهت گیری آوند های شیشه در سه سطح 0، 45 و 90 درجه نسبت به راستای الیاف شیشه تقویت کننده، و فاصله آوندها از یکدیگر 200 میکرومتر در نظر گرفته شد. نتایج آزمون های تجربی نشان داد که وجود آوندهای شیشه ای در کامپوزیت باعث افت خواص کششی می شود و کمترین کاهش خواص کششی در نمونه کامپوزیتی حاوی آوندهای شیشه ای در راستای 45 درجه است. وجود و شکست آوندهای شیشه ای در نمونه های کامپوزیتی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه شد. در مرحله بعد، شبیه سازی المان محدود سه بعدی با استفاده از المان حجمی نماینده، برای نمونه های حاوی سیستم آوندی توخالی با جهت گیری های مختلف با استفاده از نرم افزار ABAQUS انجام شد. برای شبیه سازی فصل مشترک آوند شیشه ای-رزین اپوکسی، از ترکیب همزمان مدل های ناحیه چسبان و اصطکاکی کولمب استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده اختلاف جزیی در مقادیر استحکام کششی پیش بینی شده با مقادیر تجربی است. در مرحله بعد، عملکرد خودترمیم در کامپوزیت حاوی آوندهای شیشه پرشده با مواد خودترمیم با جهت گیری 45 بطور تجربی بررسی شد.