منصة الرسائل والاطاريح: تحليل الالية الدقيقة لمواد مقواة بالياف موحدة الاتجاه

الخلاصة

لعبت طرق الآلية الدقيقة دورا كبيرا في دراسة سلوك المواد المركبة و خاصة المواد المقواة بألياف موحدة الاتجاه (Unidirectional fiber-reinforced materials ) بواسطة دراسة سلوك مكوناتها (الليف (Fiber)، المادة الأساس (Matrix) و الحد البيني (interface)). لذلك فلقد تبنى هذا العمل طريقة البنية الدقيقة (Microstructure approach) والذي يعتبر أحد طرق هذه الآلية لكن هذه الطريقة لم يكن لها الحظ الكبير في الدراسة من بين طرقها والسبب يعزى إلى وجود العديد من العناصر والمتغيرات التي تتضمنها معادلاتها ورغم ذلك فأن هذا الطريقة قد اثبتت وبكل جداره قدرتها على حساب إجهاد القص المتولد بين الليف والمادة الأساس وبشكل ممتاز. في هذا العمل تم اخذ مادة مقواة بألياف موحدة الاتجاه (باتجاه محور x1 ) . ثم اخذ منها عنصر ممثل الحجم ( Representative Volume Element ) المتكون من ليفين مزروعين داخل المادة الأساس في مستوي (x1, x2). كذلك تم فرض:- - الليف ذو مقطع مستطيل مع سمك مساوي إلى سمك المادة الأساس. - ترابط مثالي بين الليف والمادة الأساس. وبواسطة استخدام نظرية طاقة الانفعال في المرونة المستوية ( Strain energy method in plane elasticity ) تم اشتقاق المعادلات الخاصة بهذه المادة والتي تمثل العلاقة بين الإجهاد والانفعال. استخدمت طريقة العناصر المحددة (Finite Element Method) كطريقة عددية وتم اعتماد العنصر المثلث (Triangular element) كأساس للتحليل بثلاث درجات للحرية لكل عقدة لحساب الأزاحه واستخدمت لغة بيسك السريعة (Quick Basic Language) لأعداد البرنامج ( SAOUDL) الذي يشمل كل الأساليب المعتمدة أعلاه . ومن اجل التأكد من دقة البرنامج المعد مسبقا تم تطبيق أربعة حالات عليه ودراسة العوامل التاليه:- 1- نوع التحميل والمساند المفروضه وتم دراسة تاثيرهم على كلا من المسافة العمودية (Φ2) ، تشوه القص الموضعي (Φ3) ، الإجهاد المزدوج (μ121 ) و إجهاد القص بين الليف والمادة الأساس τ12+σ21 )) . 2- حجم الليف والذي درس كنسبة بين المسافة بين الألياف وطول الليف أو النموذج المدروس H/b )) . 3- النسبة بين معامل المرونة للّيف والمادة الأساس ( Ef/Em ). 4- نسبة بواسون لكل من الليف ( υf) والمادة الأساس (υm ) . وفي الحالتين الأولى والثانية تم مقارنة نتائج البرنامج مع نتائج الحل المضبوط ( Exact solution results ) لنفس المسألة المدروسة . وكذلك في الحالة الثالثة تم تطبيق أحد الحالات المدروسة من قبل باحث أخر على البرنامج المعد ومقارنة نتائج البرنامج معه. وقد اتضح بان نتائج البرنامج جيده بشكل كبير . خلال هذا العمل تم الوصول إلى استنتاجات عديدة و منها : - الزيادة بحجم الليف تسبب نقصان في كلا منΦ2 و Φ3 . - كلما ازداد حجم الليف ازداد الاختزال في كلا من μ121 و ( (τ12+σ21. - كلما ازدادت ( Ef/Em ) كلما قل Φ2 وΦ3 وهذا النقصان يزداد عندما يكون حجم الليف كبير وكذلك بزيادة ( Ef/Em ) يقل كلا من μ121 و (τ12+σ21). -υm لها تأثير كبير على Φ2 وΦ3 وقليل على μ121 و (τ12+σ21). و التأثير υm هذا يكون اكبر من تأثير υf. من خلال هذه الاستنتاجات يتضح بان جميع العوامل السابقة لها نفس التأثير ولكن هذه الحالة تتغير بتغير نوع الحمل والمسند .