نطریه سینتیکی استحکام شکست در پیش بینی عمر خستگی کامپوزیت‌های اپوکسی - الیاف کربن

استفاده گسترده از مواد کامپوزیتی در بسیاری از صنایع، نیاز به ابزار مدل­ سازی و قابلیت پیش ­بینی رفتار این مواد را ایجاد کرده است. یکی از این رفتارها، طول عمر خستگی است. طول عمر خستگی، رفتاری پیچیده است و به خواص مواد و شرایط محیطی و عملیاتی و برخی پارامترهای دیگر بستگی دارد. در این کار، با استفاده از نظریه سینتیکی استحکام شکست مدل و روشی ارائه شده است که قابلیت پیش ­بینی و تحلیل رفتار خستگی کامپوزیت­ های اپوکسی-الیاف کربن را دارد. نظریه سینتیکی استحکام، نگاهی مولکولی و موادی به رفتارهای مکانیکی دارد. برای بررسی تجربی مدل از نمونه ­های کامپوزیتی حلقوی استفاده شد. این حلقه­ ها از لوله­ های تهیه شده به روش رشته ­پیچی الیاف به ­دست آمدند. نمونه ­های حلقوی تحت آزمون خستگی قرار گرفتند. پس از انجام آزمون خستگی روی نمونه ­ها، تغییر ساختار آن ­ها در آزمون FTIR و TGA بررسی شد. سپس، با مطالعه داده ­های حاصل از FTIR، نتایج حاصل از داده­ های تجربی با مدل پیشنهادی مقایسه شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می­ دهد، مدل­ های سینتیکی جایگزین نسبتاً مناسبی برای مدل­ های مکانیکی کلاسیک هستند که نیازمند انجام آزمون­ های پرهزینه بوده و نیز دارای محاسبات سنگین و پیچیده هستند. مدل سینتکی ارائه شده در این مقاله، با توجه به نوع نمونه ­ها، تنها برای کامپوزیت ­هایی قابل استفاده است که شکست آن ­ها در جهت عرضی و ناشی از شکست ماتریس کامپوزیت است. برای استفاده از این مدل­ ها، با داشتن انرژی شکست پیوند­ها و حجم فعال شده با به­ کارگیری چند آزمون ساده می­ توان طول عمر مکانیکی را پیش ­بینی کرد.