رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی

رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی – www.irantarjomeh.ir

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

مدلسازی رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی تحت بارگذاری ترکیبی

چکیده

مقاله جاری ارائه دهنده یک دیدگاه مدلسازی بررسی رفتار مکانیکی تقویت کننده های منسوجات بر مبنای طرح مدلسازی منسوجات تکس جن ناتینگهام (Nottingham’s TexGen) می باشد. طرح TexGen اجازه خواهد داد تا مدل ها را بتوان به راحتی برای هر نوع رویه مستحکم سازی / تقویت منسوجات ایجاد نمود و از اینرو از توابع اتوماتیک جهت مجزا سازی مدل، مشخص نمودن توجیحات مواد و خواص اجزا و عناصر تشکیل دهنده آن استفاده می نماید و همچنین قابلیت انتقال این مدل به نرم افزار تحلیلگر خارجی را نیز دارا می باشد. در این مطالعه نرم افزار FE مورد استفاده قرار گرفته است که از قانون ماده همسانگرد متقاطع همراه با خواص مکانیکی عرضی غیر خطی، مشخص شده از  ویژگی های تجربی تراکم نخ، بهره می جوید. این مبحث در ابتدا برای موارد بار گسسته مورد ارزیابی قرار  می گیرد که شامل تراکم و برش در صفحه است. پس از آن، این دیدگاه جهت شبیه سازی ترکیبات بارگذاری مورد استفاده قرار می گیرد تا آنکه تعاملات مهمی که در طی شکل گیری پارچه ممکن است رخ دهند مشخص گردند.

کلمات کلیدی: شکل پذیری کامپوزیت، مدلسازی منسوجات، تراکم، برش در صفحه و دفرمه شدگی ترکیبی

رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی

۱٫ مقدمه

اغلب پارچه های مهندسی در ابتدا به فرم نهایی خود تولید نمی شوند و بنابراین لازم است تا آنها را به شکل جزء ذلخواه فرم / ریخت داد. بر این مبنا، در ابتدا یک ورق پارچه ای با انحنای مضاعف، عمدتا از طریق قطع شبکه های برش در صفحه به یک بخش مرکب / پیچیده دفرمه گردید. با این وجود، در طی شکل گیری،‌ این ورق در معرض ترکیبی از بارگذاری ها قرار می گیرد که‌ شامل تراکم و کشش به واسطه نیروی تماسی قائم ابزار، و در برخی از مواقع به واسطه نیروی ورق نگهدار، نیز می باشد. این نیرو، بواسطه ناهمسانگردی خواص ماده، بر روی ورق مثال ما متغیر می باشد.

رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی

۲٫ مدل سازی هندسی منسوجات

در این مطالعه، مدل سازی هندسی پارچه های مهندسی با استفاده از نرم افزار TexGen اعمال می گردد. اساس سیستم TexGen تشریح نخ ها با استفاده از یک خط مرکزی و سطح مقطع بر نهاده می باشد. شکل و اندازه سطوح مقطع ممکن است به صورت موضعی تغییر یابند. چنین موردی در این توابع برای تصحیح تداخل مورد بررسی قرار می گیرد که سبب اصلاح پارچه بر مبنای ملاحظات هندسی خواهد شد تا آنکه از نفوذ متقابل نخ ها جلوگیری شود. به هنگامی که سطوح مقطع تغییر می یابند،‌ کسر حجمی الیاف (V_f) در داخل نخ بر مبنای سطح مقطع به روز رسانی شده مجددا محاسبه می گردد، یعنی آنکه مجموع کل الیاف در داخل منسوج / پارچه به صورت ثابت باقی می ماند. TexGen شامل روتین های اتوماتیک جهت مجزا سازی این مدل می باشد و به علاوه قابلیت مشخص نمودن توجیهات ماده و خواص اجزای مربوطه را خواهد داشت.

۳٫ مدلسازی مواد نسجی

در حال حاضر امر شبیه سازی هر لیف در برنامه کاربردی FEM امکان پذیر نمی باشد. در این مطالعه نخ ها به عنوان اجسام جامد ارتوتروپیک / دوسانگرد مدنظر می باشند. رفتار ارتوتروپیک نخ با استفاده از یک ماتریس سفتی سه بعدی که دارای ۹ ثابت مستقل می باشد تشریح می گردد که در تعامل با یک قانون ماده همسانگرد متقاطع با خواص مکانیکی عرضی غیر خطی می باشد که از ویژگی تجربی تراکم نخ مشخص می گردد.

۴٫ دیدگاه مدلسازی و شرایط کرانه ای / مرزی

شبیه سازی های ایستایی ضمنی با استفاده از دیدگاه مدلسازی اتوماتیک انجام پذیرفت. جزئیات رویه های پیاده سازی FE در مرجع (۷) مشخص شده است. برای مدلسازی تراکم سلول واحد،‌ سلول واحد بین دو صفحه قرار داده شد. صفحه یا استوانه پایینی به طور کامل تحت فشار قرار داشت. بر این مبنا فشردگی با سرعت جابجایی ثابت صفحه / غلتک بالایی اعمال گردید. برای مدلسازی برش در صفحه،‌ شرایط مرزی یا کرانه ای برای سلول واحد بر مبنای آزمون قاب عکس (برش خالص) بوده است. دو شرایط کرانه ای جهت حاصل آوردن ترکیبی از مدلسازی برشی و تراکمی با یکدیگر ادغام گردیدند.

رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی

۵٫نتایج و مباحث

سلول های واحد شبیه سازی شده تحت بار تراکمی / فشاری و بار برشی در شکل ۲ نشان داده شده اند. این موضوع نشان داده شده است که تمرکز تنش در نواحی متقاطع یا مشترک بین نخ های تار و پود برای تراکم سلول واحد پدیدار می گردد (شکل ۲- چپ). در طی برش، نخ ها در معرض تراکم عرضی قرار دارند که سبب ایجاد فشار در داخل نخ ها خواهد شد.

رفتار مکانیکی پارچه های تاری پودی

۴٫ نتیجه گیری

ترکیبی از TexGen و نرم افزار FE جهت مدلسازی رفتار منسوجات تحت شرایط ایزوله و همچنین بار ترکیبی به کار گرفته شده است. نرم افزار FE از قانون ماده همسانگرد / ایزوتروپیک عرضی، همراه با خواص مکانیکی عرضی غیر خطی حاصل آمده از ویژگی های تجربی تراکم نخ،‌ بهره می جوید. مکانیزم های پیچیده دفرمه شدگی که ممکن است در طی تشکیل ورقه های نسجی شکل گیرند با استفاده از یک مثال پارچه بافت ساده لیف شیشه ای در حالت تراکمی و برشی نشان داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده آن است که ضریب عرضی یانگ، ‌_۳۳E،‌ یک تابع کسر حجمی الیاف،‌ حاکم بر رفتار تراکمی و برشی پارچه می باشد. حتی یک حالت بار واحد می تواند سبب میدان های تنش پیچیده ای در ماده به واسطه معماری منحصر به فرد آن شوند. بارگذاری ترکیبی می تواند پیچیدگی بیشتری را برای مدل ماده و رفتار آن بوجود آورد . دقت این مدل به طور الزامی از طریق دقت پارامترهای ورودی مشخص خواهد شد. ذکر این نکته ضروری می باشد که تغییر شکل یا کرنش برشی جزء مستمر به طور دقیقی معرف کرنش به کار گرفته شده برای الیاف واحد نخواهد بود. بنابراین، بدون توجه بدانکه میزان دقت مدلسازی لغزشی الیاف تا چه اندازه ای است،‌ تنش داخلی الیاف را نمی توان هرگز به دقت مورد مدلسازی و برآورد قرار داد. ما پیش بینی می نماییم که چنین تحقیقی منجر به درک بالاتر رفتار موادی شود که می بایست الزاما در طی شکل گیری منطبق با کانتورها یا خطوط و نماهای فرضی پیچیده باشند.