Skip to main content
SUPERVISOR
مصطفی جمشیدیان (استاد راهنما) محمد سیلانی (استاد راهنما) وحید یعقوبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
ANOOSHEH SADAT MIRHAKIMI
انوشه سادات میرحکیمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Investigation of the Interphase Effect on the properties of Polymer/Glass Fiber Composites Using Stochastic Analysis
With the advances in technology and materials science, the use of composites has increased dramatically in various applications. Therefore, predicting the properties and behavior of composites under different conditions is of particular importance. Composites are mainly composed of four components: matrix, fibers, interphase and interface. The formation of these inter-phase zones has a great impact on the overall properties of the composite and due to the very small size and complexity of the behavior of this area and the uncertainty in existing experimental methods, the study of these materials is difficult. Therefore, the aim of the present study is to attempt to model this area and its effect on the final properties of polypropylene/glass fiber composite. For this purpose, due to limitations in computational models, stochastic analysis is used to predict the behavior of composite material. Initially, based on a study of the litrature on polypropylene/glass fiber composites and considering the probable distribution of effective parameters in the interphase and interface, the experimental design required for finite element modeling has been generated. Then, by producing a representative volume element in finite element software, micromechanical simulations are performed on the experimental design space. Then, to validate the micromechanical model, a polypropylene / glass fiber composite specimen was modeled and a good agreement was observed between the numerical results of this model and the existing results. Then, the results from the finite element software of the appropriate surrogate model are made and finally after validation of the surrogate model the sensitivity analysis is performed on the effectiveness of the responses to the individual inputs as well as with respect to the inputs. The interaction of their effects on each other is identified and finally the ineffective parameters can be eliminated to simplify the surrogate model. Keywords: Polypropylene/glass fiber composites, Interphase/Interface, Uncertainty, Surrogate model, Sensitivity analysis.
با پیشرفت تکنولوژی و علم مواد استفاده از کامپوزیت‌ها در کاربردهای مختلف افزایش چشمگیری داشته است. به ‌همین دلیل پیش بینی خصوصیات و رفتار کامپوزیت‌ها تحت شرایط گوناگون از اهمیت خاصی برخوردار است. کامپوزیت‌ها عمدتاً از چهار جزء ماده زمینه، الیاف، لایه میانی و لایه چسبی تشکیل می‌شوند. تشکیل این نواحی بین فازها بر روی خواص کلی کامپوزیت تأثیر به‌سزایی داشته و با توجه به ابعاد بسیار کوچک و پیچیدگی رفتار این ناحیه و هم چنین عدم ‌قطعیت در روش‌های آزمایشگاهی موجود، مطالعه این مواد با دشواری هایی همراه است. لذا هدف از پژوهش حاضر تلاش برای مدل سازی ناحیه مذکور و بررسی تأثیر آن بر خواص نهایی کامپوزیت پلی‌پروپیلن/ الیاف شیشه می‌باشد. به ‌‌همین منظور با توجه به محدودیت‌های موجود در مدل‌های محاسباتی، برای پیش‌بینی رفتار ماده کامپوزیتی از تحلیل تصادفی استفاده می‌شود. در ابتدا براساس مطالعه بر روی پیشینه موجود بر روی کامپوزیت پلی‌پروپیلن/ الیاف شیشه و در نظر گرفتن توزیع احتمالاتی پارامترهای مؤثر در لایه میانی و لایه چسبی، فضای پارامتری موردنیاز برای انجام مدل‌سازی اجزاء محدود تولید شده است. پس از آن با تولید یک المان حجمی نماینده در نرم‌افزار اجزاء محدود، شبیه‌سازی‌های میکرومکانیکی بر روی فضای طراحی آزمایش انجام گرفته است. سپس به‌منظور اعتبارسنجی مدل میکرومکانیکی، بر روی یک نمونه کامپوزیت از جنس پلی‌پروپیلن/ الیاف شیشه مدل‌سازی انجام گرفته و مطابقت قابل قبولی بین نتایج عددی این مدل با نتایج موجود مشاهده گردید. در ادامه از نتایج به‌‌دست‌آمده از نرم افزار اجزاء محدود مدل جانشینی مناسب ساخته می‌شود و در انتها پس از اعتبارسنجی مدل جانشینی به‌دست آمده با انجام تحلیل حساسیت بر روی آن میزان تأثیرپذیری پاسخ‌های به‌دست آمده نسبت به تک‌تک ورودی‌ها و هم چنین با در نظر گرفتن تأثیر متقابل آن‌ها بر یکدیگر مشخص می‌گردد و درنهایت می‌توان برای ساده‌سازی مدل جانشینی، پارامترهای بی‌ تأثیر را حذف نمود. کلمات کلیدی : کامپوزیت پلی پروپیلن/ الیاف شیشه، لایه میانی/ چسبی، عدم قطعیت، مدل جانشینی، تحلیل حساسیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی