تحليل تنش و محاسبه انرژي كرنش رها شده در جدايش بين فيبر و ماتريس در كامپوزيت اپوكسي/كربن

Stress Analysis and Strain Energy Release Rate Calculation for Epoxy-Carbon Fiber/Matrix Debonding

در اين مقاله به كمك تحليل تنش و با توجه به مفهوم انرژي، ميزان انرژي كرنش رها شده براي ترك (جدايش) بين فيبر و ماتريس محاسبه شده است. براي اين منظور به كمك معادلات تعادل تنش و با استفاده از شرايط پيوستگي و مرزي، ابتدا تنشها در مختصات استوانه اي براي مجموعه فيبر و ماتريس هم مركز كه داراي ترك محيطي بطول بين فيبر و ماتريس مي باشد, بدست آمده و سپس به كمك مفهوم انرژي كرنش، ميزان انرژي كرنش رها شده محاسبه شده است. همچنين به كمك معيار رشد ترك، ميزان طول بحراني ترك محاسبه شده و تاثير ميزان اصطكاك (تنش برشي) موجود بين فيبر و ماتريس در منطقه جدا شده بر ميزان انرژي كرنش رها شده مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاصل از اين روش براي كامپوزيت اپوكسي/كربن با نتايج بدست آمده توسط ساير روشها و نيز نتايج تجربي مقايسه شده كه نشاندهنده صحت و دقت بالاي روش ارائه شده در اين مقاله مي باشد.

Stress analysis method was used to establish a theoretical model to find the energy release rate for initiation of an interfacial crack and progressive debonding with friction at debonded interface. For this propose, using stress equilibrium equations, boundary and continuity conditions and minimum complementary energy principle, we defined an expression for energy release rate, G, for a single fibre embedded in a concentric cylindrical matrix, to explore the fibre/matrix interfacial fracture properties. We determine the critical crack length by interfacial debonding criterion.as it is concluded, the SERR is determined based on the second order of crack length. Also, Numerical calculation results for fibre–reinforced composite, Epoxy/Carbon, were extracted and compared with experimental data witch obtained by other methods