Poškozování částicových kompozitů: Odhad směru šíření mikro-trhlin

Particulate Composite Damage: Numerical Estimation of Micro-Crack Propagation Direction

conference paper

en

In recent years, particle reinforced composites are widely used due their mechanical properties as construction materials, high-performance engineering materials or protective organic coatings. The paper was mainly focused on the estimating of the interactions of the micro-crack and the particles in the particulate polymer composites. A non-linear material behavior of the matrix was obtained from the experiment and it was used to investigation by means of the finite element method – using ANSYS software. A two-dimensional numerical model was developed and a micro-crack propagation direction was calculated based on the assumption of the linear elastic fracture mechanics. The results indicated that the presence of the interphase between particle and matrix can improve the fracture toughness of the polymer particle composites through debonding process. The paper can contribute to a better understanding of the behavior and failure of the composites with the polymer matrix reinforced by the rigid particles.

V posledních letech jsou částicové kompozity široce využívány díky jejich mechanickým vlastnostem v nejrůznějších odvětvích, jako například stavební materiály či ochranné nátěrové hmoty. Příspěvek byl zaměřen především na určení vzájemného působení mikro-trhliny a částic v polymerních částicových materiálech. Bylo uvažováno nelineární chování matrice. Data byla získána z experimentu. Byl vytvořen dvourozměrný numerický model a směr šíření trhliny byl vypočten za předpokladu lineárně elastické lomové mechaniky pomocí metody konečných prvků – ANSYS. Výsledky ukázaly, že přítomnost mezivrstvy mezi částicemi a matricí může zlepšit lomovou houževnatost částicových polymerních kompozitů.

In recent years, particle reinforced composites are widely used due their mechanical properties as construction materials, high-performance engineering materials or protective organic coatings. The paper was mainly focused on the estimating of the interactions of the micro-crack and the particles in the particulate polymer composites. A non-linear material behavior of the matrix was obtained from the experiment and it was used to investigation by means of the finite element method – using ANSYS software. A two-dimensional numerical model was developed and a micro-crack propagation direction was calculated based on the assumption of the linear elastic fracture mechanics. The results indicated that the presence of the interphase between particle and matrix can improve the fracture toughness of the polymer particle composites through debonding process. The paper can contribute to a better understanding of the behavior and failure of the composites with the polymer matrix reinforced by the rigid particles.

micro-crack propagation částicové kompozity, mezivrstva, lomový mechanismus, metoda konečných prvků, šíření trhlin

particle reinforced composites, interphase, fracture mechanism, finite element method, micro-crack propagation

2014

06.01.2014

Trans Tech Publications

Switzerland

978-3-03785-934-6

1013-9826

MATERIALS STRUCTURE & MICROMECHANICS OF FRACTURE VII

592-593

1

445–448

4