Упругое растяжение модули и поведение напряжение-деформация
Для данного штамма образца соответствующего напряжения должны были быть определены.
Это было сделано путем суммирования узловых сил, F, следующим образом:
"A" представляет собой площадь поперечного сечения модели. Обратите внимание, что сумма сил в верхней и нижней части модели не равны. Это потому, что есть передача сдвига сил соседних волокон. Этот метод расчета напряжения сравнивали для упругого случая с более простым способом, в котором напряжение определяется из потенциальной энергии, хранящейся в модели:
(3)
Epot это запасенная энергия (и непосредственно на выходе ANSYS) и V представляет собой объем модели. Результаты для σ, как определяется выше написанным уравнением , являются идентичными тем, что из уравнения 2. Таким образом, использование уравнения 2, которое является прямым методом оценки для пластиковых материалов, было подтвержден.
Таблица 1 показывает, для двух типов испытываемых образцов ГФ-ПА6 на растяжение, экспериментальных и расчетных значений модуля упругости при растяжении. Данные очень хорошо коррелируют друг с другом. Как уже упоминалось во введении, волокна в испытываемых образцов сильно ориентированы. Также показан эффект изменения отношения а / б. Несмотря на то, широкий промежуток в / б был покрыт, отклонение от значения по умолчанию а / б = 1 в области 10%.
Таблица 1. Характерные данные два Е-стекловолокна (GF) армированный полиамид 6 (ПА6) образцов (например, ПА6-GF-18 содержит около 18 об.% GF в PA6-матрице) и вычисленные и экспериментально полученные жесткости
|
|
|
На рис. 4 приведены экспериментальные кривые напряжение-деформация для PA6 и два типа композитных образцов. Кроме того, расчетные кривые для последних материалов приведены. Измеренное напряжение-деформация соотношение для аккуратной полиамида была положена в основу расчета пластичности матрицы. Как и в эксперименте, расчетные соотношения показывают более высокие напряжения для образца, имеющих более высокую объемную фракцию волокон. Тем не менее, расчетные напряжения для данного штамма значительно ниже, чем в эксперименте. Вероятно, это связано с использованием критерия Мизеса, которое не подтверждается экспериментально для полимеров. Там также может быть некоторое несоответствие из-за скорости ползучести в зависимости от материала, который не был включен в расчетах. Конечно, предположение, сделанное при выводе модели также влияет на качестве результатов.
Рисунок 4 Экспериментальные и расчетные кривые напряжение-деформация. Кривые (а), экспериментальные значения для (-), ПА6-GF-18 (Vf, = 17,58%) и (----), ПА6-GF-14 (Vf, = 15,35%). Кривые (б), рассчитанные значения с использованием модели КЭ для (- • - • -), ПА6-GF-18 и (- • - • -), ПА6-GF-14.Кривые (с), экспериментальные значения для ПА6.
|
|
|
Модель
Этот раздел и следующий относятся к модели, выполненной в соответствии со спецификациями образца PA6-GF-18, охарактеризованными в таблице 1.
Рисунки 5-7 показывает напряжение сдвига τxz, продольного напряжения σz и напряжение по фон Мизесу σvM для плоскости с у = 0, соответственно, в расчете на два различных уровнях деформации. При ɛ = 0,5% модель имеет почти идеально упругую реакцию; при ɛ= 2%, однако, большая часть матрицы пластицируется. Следует отметить, что отображаемые напряжения (намеренно) не усредняются по границе между волокном и матрицей.
Рисунок 5. Распределения напряжений сдвига τxz в плоскости у = 0 для (а) почти идеально упругого случая ( ɛ= 0,5%) и (b) сильно пластифицированного. Модель (ɛ = 2%). Масштаб контуров выглядит следующим образом (Nmm-2): А = 0, В = 5, С = 10, D = 15, Е = 20, F = 25, G = 30, Н = 35,1 = 40. J = 45, К = 50, L = 55, M = 60, N = 65, О = 70.
Рисунок 6. Распределения продольных напряжений σz, в плоскости у = 0 для (а) почти идеально упругого случая (ɛ - 0,5%) и (б) сильно пластифицированная модели (ɛ = 2%). Масштаб контуров, как указано на рис. 5.
|
|
|
Участок напряжения фон Мизеса (рис. 7) показывает, что пластификации перемещаются из волокна конца в матрицу, а затем перемещается вдоль волокна к его центру. Распределение напряжений сдвига (рис. 5) показывает, что почти все нагрузки от волокна переносятся на матрицу с помощью сдвиговых напряжений. Это самое большое в области матрицы на конце волокна. Многие из напряжений сдвига передаются соседними волокнами. Распределение продольного напряжения (рис. 6) включен для полноты. Следует отметить, что матрица отходит от конца волокна, к которому он был намеренно не подключен.
Рисунок 7. Распределение фон Мизеса напряжений в плоскости у = 0 для (а) почти идеально упругом случае (ɛ = 0,5%) и (b) сильно пластифицированного модели (ɛ= 2%). Нагрузка прикладывается вправо (положительное z-направление).
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 223; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!