تحلیل عددی المان محدود توسعهیافته و تجربی رفتار مکانیکی کامپوزیت پلیسولفون- شیشه زیستفعال s58 تهیهشده توسط روش ریختهگری حلال
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
3 گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بینالمللی امامخمینی(ره)، قزوین، ایران
doi
چکیده
کامپوزیتهای زیستفعال، مانند پلیسولفون- شیشه زیستفعال، خواص مکانیکی بهتری نسبت به مواد خالص دارند و خواص آنها به استخوان انسان نزدیکتر است. در این پژوهش، از روش المان محدود توسعهیافته استفاده شده است، تا رفتار ناشناخته شکست کامپوزیت با دقت قابل قبول مدلسازی شود. در روش المان محدود توسعهیافته، استفاده از مشریزی در هر مرحله ضروری نیست و با بهرهگیری از توابع تحلیلی خاص (توابع غنیساز) برای هر ناپیوستگی، دقت تقریب در تکینگیها افزایش مییابد. هدف از استفاده از روش المان محدود توسعهیافته، بهدستآوردن ضریب شدت تنش، جابهجاییها، تنش در اطراف نوک ترک، چقرمگی شکست و نرخ آزادسازی انرژی کرنشی است. علاوهبر این، کامپوزیت پلیسولفون- شیشه s۵۸ با ۳۰% حجمی شیشه زیستفعال و با استفاده از روش ریختهگری حلال تولید و آزمون شکست خمشی براساس استاندارد مربوطه انجام شد. همچنین برای ظاهرسازی کیفیت ناپیوستگی در فصل مشترک ذرات شیشه و زمینه پلیسولفون، تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونههای آزمون خمش تهیه شد. رابطه بسیار نزدیکی بین ناپیوستگی اجزای کامپوزیت و ضعف در پاسخ مکانیکی و شکست کامپوزیت ساختهشده وجود دارد. چقرمگی شکست بهدستآمده در محدوده ۱/۴ تا ۱/۶مگاپاسکال در رادیکالمتر و نرخ آزادسازی انرژی کرنشی در محدوده ۱۶۰۰ تا ۱۹۰۰ژول بر متر مربع و قابل مقایسه با مقادیر مربوط به استخوان طبیعی بدن انسان است. همچنین ضریب شدت تنش و نرخ آزادسازی انرژی کرنشی توسط کدنویسی در متلب و مدلسازی در آباکوس بهدست آمده و با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه شدهاند که بیانگر مطابقت خوب نتایج عددی با نتایج تجربی و تحلیلی است.
