آنالیز رفتار حرارتی-مکانیکی کامپوزیت ها تحت تاثیر آتش

استفاده از کامپوزیت های پایه پلیمری از چهل سال گذشته تا به امروز دارای رشد بالایی بوده است. در این دوره رشد استفاده از کامپوزیت به حدود سی برابر رسیده است. استفاده از کامپوزیت ها به علت خواص مکانیکی، شیمیایی، گرمایی و فیزیکی بسیار مهمشان بسیار زیاد است. اما، یکی از مهمترین چالشها در استفاده از این نوع مواد، قابلیت احتراق ذاتی این مواد و عدم استحکام آنها در برابر دماهای بالا بویژه هنگام مواجهه با آتش است. زمانیکه کامپوزیتها در معرض دماهای بالا (بطور مشخص بالای ) قرار می گیرند، ماتریس طبیعی کامپوزیت همراه با آزادسازی گرما، دود، ذرات دوده و بخارات سمی تجزیه می شود. تجزیه حرارتی کامپوزیتها در آتش یک موضوع پیچیده شامل اثرات ترکیبی حرارتی، شیمیایی و فرآیندهای فیزیکی می باشد. در اثر تاثیر آتش بر سازه کامپوزیتی فرآیندهای حرارتی متعددی از جمله رسانایی حرارتی در سازه، تجزیه شدن رزین و تولید و خروج گازهای فرار از کامپوزیت رخ می دهند. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیرات آتش بر سازه های کامپوزیتی می باشد. بررسی کامل تمامی این پدیده ها، نیاز به مدلسازی پاسخ حرارتی کامپوزیت در برابر آتش دارد. علاوه بر آن، تحلیل مقاومت کامپوزیت در برابر آتش، تعیین میزان و مدت زمان دوام آوردن کامپوزیت در برابر آتش و همچنین بررسی اثرات تنش حرارتی ایجاد شده در سازه کامپوزیتی نیازمند تحلیل ترکیبی حرارتی-مکانیکی کامپوزیت می باشد. جهت تحلیل مساله در این پژوهش از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. ابتدا، معادلات حاکم و روابط ریاضی مورد نیاز جهت تحلیل هر دو بخش حرارتی و مکانیکی مساله بدست می آید. سپس مدل مناسب جهت تحلیل بخشهای حرارتی و مکانیکی مساله با توجه به معادلات حاکم، توسعه یافته و از طریق زیرروالهای موجود در نرم افزار آباکوس در این نرم افزار وارد می شود. مدل حرارتی-مکانیکی با نتایج موجود در مطالعات معتبر، اعتبار سنجی شده و در نهایت این مدل، جهت تحلیل حرارتی-مکانیکی یک سازه کامپوزیتی استوانه ای تحت تاثیر آتش مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج نشان دادند تاثیر مستقیم آتش موجب بالا رفتن دمای لایه های کامپوزیت و تجزیه رزین می شود.