Mô phỏng ảnh hưởng của đặc trưng hình học và tỷ lệ thể tích của cốt sợi tới tính chất đàn hồi của composite gia cường cốt sợi
Email:
anh-tuan.tran@utc.edu.vn
Từ khóa:
Đồng nhất hoá, Mô hình Mori – Tanaka, tỷ lệ kích thước, tensor đàn hồi, composite gia cường cốt sợi
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của tỷ lệ kích thước (l/d – chiều dài/đường kính sợi) và tỷ lệ thể tích (Vf) của cốt sợi phân tán đến tính chất đàn hồi tổng thể của composite gia cường cốt sợi (FRC) sẽ được mô phỏng bằng một mô hình đồng nhất hoá vật liệu được đề xuất bởi Mori - Tanaka dựa trên nghiệm của bài toán Eshelby cho hạt hình elip tròn xoay khi phân bố và hướng của sợi là ngẫu nhiên. Cụ thể sẽ mô hình sẽ được áp dụng để tính cho trường hợp sợi có dạng trụ trơn thẳng với các tỷ lệ l/d lần lượt là 1.1; 5, 10, 30, 50, và 100. Năm hàm lượng sợi tính theo tỷ lệ thể tích khác nhau là 1; 5; 10; 20 và 30% sẽ được đưa vào tính toán. Kết quả giải tích thu được bằng các mô hình đồng nhất hoá sẽ được so sánh với các biên Voigt- Reuss để chứng minh tính khả dụng của mô hình.Tài liệu tham khảo
[1]. D. H. Phạm, V. Đ. Đào, D. A. Phạm, T. D. Nguyễn, Đ. H. Nguyễn, Vật liệu mới trong xây dựng công trình giao thông, Xuất bản lần 1, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội, 2018.
[2]. F. Larrard, T. Sedran, Optimization of ultra high-performance concrete by the use of a packing model, Cement and Concrete Research, 24 (1994) 997 - 1009. https://doi.org/10.1016/0008-8846(94)90022-1
[3]. P. Shtivan, N. Shakor, S. Pimplikar, Glass Fiber Reinforced Concrete Use in Construction, International Journal of Technology and Engineering System, 2 (2011) 2 - 6. https://www.academia.edu/38603404/Glass_Fibre_Reinforced_Concrete_Use_in_Construction
[4]. J. P. J. G. Ferreira; F. A. B. Branco, The Use of Glass Fiber-Reinforced Concrete as a Structural Material. Experimental Techniques, Society for Experimental Mechanics, 31 (2007) 64 – 73. https://doi.org/10.1111/j.1747-1567.2007.00153.x
[5]. J. Eshelby, The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion and related problems, Proceedings of the royal society A, 241(1957) 376–386. https://doi.org/10.1098/rspa.1957.0133
[6]. L. M. Brown, D.R. Clarke, The work hardening of fibrous composites with particular reference to the copper – tungsten system, Acta metallurgica, 25 (1976) 563 – 570. https://doi.org/10.1016/0001-6160(77)90196-1
[7] H. J. Bunge, Texture Analysis in Materials Science, Institut fur Metallkunde und Metallphysik, Technische Universitat Claushal, Germany, 1969.
[8] E.C. David, R.W. Zimmerman, Compressibility and shear compliance of spheroidal pores: Exact derivation via the Eshelby tensor, and asymptotic expressions in limiting cases, International Journal of Solids and Structures, 48 (2011) 680 – 686. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2010.11.001
[9] B. Johannesson, O. B. Pedersen, Analytical determination of the average Eshelby tensor for transversely isotropic fiber orientation distribution, Acta Metallurgica Inc, 46 (1998) 3165 – 3173. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(98)00003-2
[10] F. Mauro, C. Johnson, Effective elasticites of short – fiber composites with arbitrary orientation distribution, Mechanics of Materials, 8 (1989) 67 – 73. https://doi.org/10.1016/0167-6636(89)90006-9
[11] K.P. Babu, P.M. Mohite, C.S. Upadhyay, Development of an RVE and its stiffness predictions based on mathematical homogenization theory for short fibre composites, International Journal of Solids and Structures, 130 (2018) 80 – 104. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2017.10.011
[12] T. Zhao, L. Zhang, M. Huang, Effective elasticity tensors of fiber-reinforced composite materials with 2D or 3D fiber distribution coefficients, Acta Mech, 230 (2019) 4175-4195. https://doi.org/10.1007/s00707-019-02485-w
[13]. BV. Trần, TK. Nguyễn, AT. Trần, ĐH. Nguyễn, Đồng nhất vật liệu nhiều thành phần - Ứng xử tuyến tính, Xuất bản lần 1, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2019.
[14]. L. V. Gibiansky, Bounds on the effective moduli of Composite Materials, School on homogenization ICTP, 1 (1993) 6 – 17.
[15]. H. Sadd, Elasticity - Theory, Application and Numerics, Elsevier, USA, 2005.
[16]. D.H. Nguyen, Analyse asymptotique, modélisation micromécanique et simulation numérique des interfaces courbées rugueuses dans des matériaux hétérogènes, PhD Thesis, Université Paris – Est, France, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01127312
[17]. A. Reuss, Berechnung Der Fließgrenze von Mischkristallen Auf Grund Der Plastizitätsbedingung Für Einkristalle, ZAMM - Zeitschrift Für Angewandte Mathematik Und Mechanik, 9 (1929) 49 – 58. https://doi.org/10.1002/zamm.19290090104
[18]. W. Voigt, Ueber Die Beziehung Zwischen Den Beiden Elasticitätsconstanten Isotroper Körper, Annalen Der Physik, 274 (1889) 573 – 87. https://doi.org/10.1002/andp.18892741206
[19]. M. K. Premkumar, W. H. Hunt, R. R. Sawtell, Aluminum Composite Materials for Multichip Modules, JOM, 44 (1992) 24 – 28. https://doi.org/10.1007/BF03222271
[20]. P. K. Liaw, R.E. Shannon, W.G. Clark, W.C. Harrigan, H. Jeong, D.K. Hsu, Nondestructive Characterization of Material Properties of Metal-Matrix Composites, Materials Chemistry and Physics 39 (1995) 220 – 228. https://doi.org/10.1016/0254-0584(94)01431-F
[21]. S.G. Qu, H. S Lou, X. Q. Li, Influence of Particle Size Distribution on Properties of SiC Particles Reinforced Aluminum Matrix Composites with High SiC Particle Content, Journal of Composite Materials 50 (2016) 1049 – 1058. https://doi.org/10.1177/0021998315586864
[2]. F. Larrard, T. Sedran, Optimization of ultra high-performance concrete by the use of a packing model, Cement and Concrete Research, 24 (1994) 997 - 1009. https://doi.org/10.1016/0008-8846(94)90022-1
[3]. P. Shtivan, N. Shakor, S. Pimplikar, Glass Fiber Reinforced Concrete Use in Construction, International Journal of Technology and Engineering System, 2 (2011) 2 - 6. https://www.academia.edu/38603404/Glass_Fibre_Reinforced_Concrete_Use_in_Construction
[4]. J. P. J. G. Ferreira; F. A. B. Branco, The Use of Glass Fiber-Reinforced Concrete as a Structural Material. Experimental Techniques, Society for Experimental Mechanics, 31 (2007) 64 – 73. https://doi.org/10.1111/j.1747-1567.2007.00153.x
[5]. J. Eshelby, The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion and related problems, Proceedings of the royal society A, 241(1957) 376–386. https://doi.org/10.1098/rspa.1957.0133
[6]. L. M. Brown, D.R. Clarke, The work hardening of fibrous composites with particular reference to the copper – tungsten system, Acta metallurgica, 25 (1976) 563 – 570. https://doi.org/10.1016/0001-6160(77)90196-1
[7] H. J. Bunge, Texture Analysis in Materials Science, Institut fur Metallkunde und Metallphysik, Technische Universitat Claushal, Germany, 1969.
[8] E.C. David, R.W. Zimmerman, Compressibility and shear compliance of spheroidal pores: Exact derivation via the Eshelby tensor, and asymptotic expressions in limiting cases, International Journal of Solids and Structures, 48 (2011) 680 – 686. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2010.11.001
[9] B. Johannesson, O. B. Pedersen, Analytical determination of the average Eshelby tensor for transversely isotropic fiber orientation distribution, Acta Metallurgica Inc, 46 (1998) 3165 – 3173. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(98)00003-2
[10] F. Mauro, C. Johnson, Effective elasticites of short – fiber composites with arbitrary orientation distribution, Mechanics of Materials, 8 (1989) 67 – 73. https://doi.org/10.1016/0167-6636(89)90006-9
[11] K.P. Babu, P.M. Mohite, C.S. Upadhyay, Development of an RVE and its stiffness predictions based on mathematical homogenization theory for short fibre composites, International Journal of Solids and Structures, 130 (2018) 80 – 104. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2017.10.011
[12] T. Zhao, L. Zhang, M. Huang, Effective elasticity tensors of fiber-reinforced composite materials with 2D or 3D fiber distribution coefficients, Acta Mech, 230 (2019) 4175-4195. https://doi.org/10.1007/s00707-019-02485-w
[13]. BV. Trần, TK. Nguyễn, AT. Trần, ĐH. Nguyễn, Đồng nhất vật liệu nhiều thành phần - Ứng xử tuyến tính, Xuất bản lần 1, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2019.
[14]. L. V. Gibiansky, Bounds on the effective moduli of Composite Materials, School on homogenization ICTP, 1 (1993) 6 – 17.
[15]. H. Sadd, Elasticity - Theory, Application and Numerics, Elsevier, USA, 2005.
[16]. D.H. Nguyen, Analyse asymptotique, modélisation micromécanique et simulation numérique des interfaces courbées rugueuses dans des matériaux hétérogènes, PhD Thesis, Université Paris – Est, France, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01127312
[17]. A. Reuss, Berechnung Der Fließgrenze von Mischkristallen Auf Grund Der Plastizitätsbedingung Für Einkristalle, ZAMM - Zeitschrift Für Angewandte Mathematik Und Mechanik, 9 (1929) 49 – 58. https://doi.org/10.1002/zamm.19290090104
[18]. W. Voigt, Ueber Die Beziehung Zwischen Den Beiden Elasticitätsconstanten Isotroper Körper, Annalen Der Physik, 274 (1889) 573 – 87. https://doi.org/10.1002/andp.18892741206
[19]. M. K. Premkumar, W. H. Hunt, R. R. Sawtell, Aluminum Composite Materials for Multichip Modules, JOM, 44 (1992) 24 – 28. https://doi.org/10.1007/BF03222271
[20]. P. K. Liaw, R.E. Shannon, W.G. Clark, W.C. Harrigan, H. Jeong, D.K. Hsu, Nondestructive Characterization of Material Properties of Metal-Matrix Composites, Materials Chemistry and Physics 39 (1995) 220 – 228. https://doi.org/10.1016/0254-0584(94)01431-F
[21]. S.G. Qu, H. S Lou, X. Q. Li, Influence of Particle Size Distribution on Properties of SiC Particles Reinforced Aluminum Matrix Composites with High SiC Particle Content, Journal of Composite Materials 50 (2016) 1049 – 1058. https://doi.org/10.1177/0021998315586864
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
17/01/2020
Nhận bài sửa
25/04/2020
Chấp nhận đăng
29/04/2020
Xuất bản
28/06/2020
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Trần Anh, T., & Nguyễn Đình, H. (1593277200). Mô phỏng ảnh hưởng của đặc trưng hình học và tỷ lệ thể tích của cốt sợi tới tính chất đàn hồi của composite gia cường cốt sợi. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 71(5), 595-605. https://doi.org/10.25073/tcsj.71.5.11
Số lần xem tóm tắt
146
Số lần xem bài báo
186
