Linu īsšķiedru kompozītu mehānisko īpašību matemātiskā modelēšana

Abstract

Lai samazinātu neatjaunojamo resursu izmantošanu, mūsdienās tiek intensīvi pētīts, kā pēc iespējas vairāk izmantot resursus, ko dod daba. Viens no virzieniem ir mākslīgo šķiedru aizstāšana ar dabiskajām šķiedrām kompozītmateriālos. Dabisko šķiedru priekšrocības ir tās, ka tās ir atjaunojamas, lētas un ekspluatācijas beigās tām nav jāveic speciāla pārstrāde, jo tās ir bioloģiski noārdāmas vai var tikt sadedzinātas. Šis darbs ir veltīts haotiski armētu linu īsšķiedru kompozītmateriālu elastīgo īpašību noteikšanai, izmantojot linu šķiedras un vienības šūnas galīgo elementu modeli un orientāciju vidējošanas metodi. Ir apskatīts gan lineāri elastīgais tuvinājums, gan arī kompozīta nelineārā deformācija, kas rodas matricas nelinearitātes un linu šķiedras un matricas saķeres īpatnību dēļ.

Decreasing of use of non-renewable resources and replacing them with "green" materials is a current tendency. Replacement of artificial fibers with natural fibers for reinforcing composite materials is one of research areas in this direction. Natural fibers are renewable, light-weight, cheap and biodegradable. In this work elastic properties of composite materials reinforced with short flax fibers are determined using finite element model of a flax fiber and a unit cell and orientation averaging. The linear elastic properties of short flax fiber reinforced polypropylene composite material are estimated. The nonlinear behavior of the composite due to matrix nonlinearity and specific characteristics of bond between polypropylene and flax fiber also is considered.