کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6748776 1430218 2015 15 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Homogenization of linear elastic properties of short-fiber reinforced composites - A comparison of mean field and voxel-based methods
ترجمه فارسی عنوان
همگن سازی خواص خطی کامپوزیت های تقویت شده با فیبر کم - مقایسۀ میانگین و روش های مبتنی بر واکسل
کلمات کلیدی
متوسط ​​همگن سازی میدان، شبیه سازی کامل فیلد، روش خودمختار، مشتقات مستقیم تعامل، تحول سریع فوریه، کامپوزیت های تقویت شده با فیبر کم
ترجمه چکیده
سهم اصلی این کار این است که مقایسه دقیق پیش بینی های خواص خطی خطی روش های همگن سازی متوسط ​​و زمینه کامل، روش های همگن سازی بر اساس واکسل برای مواد تقویت شده با فیبر کم باشد. در مورد اول، از خودمسنجی، مشتق مستقیم تعامل و یک رویکرد محدود دو مرحله ای، استفاده از محدوده هاشین-شتریکمن استفاده می شود. در مورد دوم، مسئله ارزش مرزی برای عناصر حجمی نماینده با استفاده از تبدیل سریع فوریه حل می شود. ریزپردازنده های مدل با هماهنگی یک طرفه و دو پیکربندی فیبر ناپیوسته به صورت نمونه ای به حساب می آیند. کسر حجمی فیبر از 13٪، 17٪ و 21٪ و کنتراست فاز 44، 100 و 1000 در مدول الاستیسیته گرفته شده است. طرح های همگن سازی مختلف با استفاده از مدول یانگ وابسته به جهت موثر مقایسه می شود. این مقایسه دقیق نشان می دهد که زمینه های متوسط ​​و راه حل های کامل، نتایج مشابهی را برای مخازن فاز متوسط ​​و کسر حجم ارائه می کنند. به ویژه در محدوده کنتراست فاز واقع بینانه مانند 44 برای یک کامپوزیت از پلی پروپیلن و شیشه، زمینه های میدان متوسط ​​جایگزین قابل اطمینان برای راه حل کامل میدان هستند. تضاد فاز بزرگ منجر به انحراف نسبی تا 68٪ می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی عمران و سازه
پیش نمایش مقاله
همگن سازی خواص خطی کامپوزیت های تقویت شده با فیبر کم - مقایسۀ میانگین و روش های مبتنی بر واکسل
چکیده انگلیسی
The main contribution of this work lies in the detailed comparison of the predictions of linear elastic properties of mean field homogenization approaches and full field, voxel-based homogenization methods for short-fiber reinforced materials. In the former case, the self-consistent, the interaction direct derivative and a two-step-bounding approach, applying the Hashin-Shtrikman bounds, are used. In the latter case, the boundary value problem for representative volume elements is solved using fast Fourier transformation. Model microstructures with unidirectional aligned and two misaligned fiber configurations are considered exemplarily. Fiber volume fractions of 13%, 17% and 21% and phase contrasts of 44, 100 and 1000 in the elastic moduli have been taken into account. The different homogenization schemes are compared by means of effective directional dependent Young's modulus. This detailed comparison shows that mean field and full field solutions deliver similar results for moderate phase contrasts and volume fractions. Especially in the range of realistic phase contrasts like 44 for a composite of polypropylene and glass, the mean field approaches pose reliable alternatives for full field solution. Large phase contrasts result in relative deviations of up to 68%.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Solids and Structures - Volumes 67–68, 15 August 2015, Pages 56-70
نویسندگان
, , , ,