Optimizing mechanical properties of bio-inspired composites through functionally graded matrix and microstructure design

با الهام از کامپوزیت های بیولوژیکی، ساختار آجر و ملات در بسیاری از کامپوزیت های مصنوعی برای به دست آوردن مقاومت و سختی مواد بهبود یافته اتخاذ شده است. به تازگی معرفی گرادیان در ویژگی ماتریس به عنوان یک رویکرد جدید برای ارائه پیشرفت های اضافی در عملکرد مکانیکی کامپوزیت است. در این مطالعه، ما یک روش نظری را برای بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت های آجر و ملات ارائه می دهیم که در آن مدول برشی ماتریس به طور دوره ای متفاوت است. با استفاده از توزیع پارابولیکی مدول برشی به عنوان مثال، ما نشان می دهیم که تمرکز تنش برشی در طول رابط می تواند تا حد زیادی سرکوب شود، و محدودیت کشش و انعطاف پذیری مواد را می توان بهبود یافته است. علاوه بر این، ما دو نسبت جنبه انتقادی از سلول واحد آجر و ملات را شناسایی کردیم که محدودیت الاستیک و انعطاف پذیری کامپوزیت ها را بهینه می کند. از تجزیه و تحلیل و محاسبات عددی، فرمول برای این دو نسبت مهم نسبت به آنها به دست می آید و با شبیه سازی عناصر محدود می شود.