اثر افزایش دما بر رفتار خمشی ماده مرکب الیاف باگاس- پلی پروپیلن با روش تحلیل لنگر-انحناء

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه صنایع چوب ،دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 استادیار، دانشکده منابع جنگلی، دانشگاه مین، آمریکا

5 دانشیار، گروه صنایع چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

برای توسعه کاربرد ساختمانی فرآورده‌های مرکب الیاف طبیعی-پلی پروپیلن، به دست آوردن دانش کافی در زمینه رفتار مکانیکی آن‌ها، امری ضروری است. یکی از روش‌های بیان ویژگی‌های خمشی یک عضو خمشی، استفاده از منحنی لنگر-انحناء است که به‌عنوان جایگزین رابطه تنش-کرنش در بسیاری از تحلیل‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش به مطالعه اثر دما بر موقعیت تار خنثی و توزیع تنش خمشی در سطح مقطع آزمونه‌های خمشی ماده مرکب الیاف طبیعی باگاس-پلی پروپیلن با استفاده از روش تحلیل لنگر-انحناء پرداخته شده است. آزمون‌های خمش، کشش و فشار استاتیک در محدوده دمایی از دمای اتاق تا دمای 80 درجه سانتی‌گراد انجام شد. از یک برنامه Fortran برای تحلیل لنگر-انحناء در سطح مقطع آزمونه‌های خمشی استفاده گردید. به‌منظور بررسی صحت نتایج حاصل از برنامه، داده‌های بار خیز و لنگر حداکثر حاصل از برنامه با داده‌های بار خیز و لنگر حداکثر واقعی مورد مقایسه قرار گرفت و نتایج نشان داد که برنامه حاصل به‌خوبی قادر به توصیف رفتار خمشی ماده مرکب موردمطالعه بوده است. نتایج نشان داد که توزیع غیریکنواخت تنش خمشی منجر به بالا رفتن تار خنثی به سمت سطح فشاری شده است. همچنین با افزایش دما تنش فشاری بیشتر از تنش کششی کاهش‌یافته و توزیع تنش یکنواخت‌تر شده است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش لنگر تعادل بین کرنش فشاری و کششی از طریق جابه‌جایی تار خنثی به سمت فشاری حفظ شده است که افزایش دما این جابه‌جایی را کاهش داده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Clemons, C., 1992. Wood-plastic composites in the United States; The interfacing of two industries. Forest Product Journal, 52(6):10-18.
[2] Cai, Zh. and Ross, R.J., 2011. Mechanical properties of wood-based composite materials. In: Wood handbook, Forest Products Laboratory, 12.1-12.12.
[3] Odell, J., 2008. Wood plastic composite sill plate for continuous anchorage of shear walls in light frame wood structures. MSc thesis, Washington State University.
[4] Dolan, J.D., DuChateau, K.A., O'Dell, J., Wolcott, M.P. and Johnson, S., 2010. Effect of form change in sill plates on shear wall performance.11th World Conference on Timber Engineering, WCTE 2010. 2:1160-1168.
[5] Haiar, K.J., 2000. Performance and design of prototype wood-plastic composite sections. MSc thesis, Washington State University.
[6] Monterio, S.N, Rodriquez, R.J.S., De Souza, M.V. and D’Almeida, JRM., 1998. sugar cane bagasse waste as reinforcement in low cost composites. Advanced performance materials, 5(3):183-191.
[7] Schildmeyer, A.J., Wolcott, M.P. and Bender, D.A., 2009. Investigation of the temperature-dependent mechanical behavior of a polypropylene-pine composite. Journal of Materials in Civil Engineering; 21(9): 460–466.
[8] Tajvidi, M., Feizmand, M., Falk, R.H. and Felton, C., 2009. Effect of cellulose fiber reinforcement on the temperature dependent mechanical performance of nylon 6. Journal of Reinforced Plastic Composite; 28(22): 2781-2790.
[9] Tajvidi, M., Motie, N., Rassam, G.H., Falk, R.H. and Felton, C., 2010. Mechanical performance of hemp fiber polypropylene composites at different operating temperatures. Journal of Reinforced Plastic Composite, 29(5): 664-674.
[10] Dastoorian, F, Layeghi, M., Ebrahimi, Gh., Tajvidi, M. and Zabihzadeh, S.M., 2014. Evaluation of elevated temperature influence on mechanical properties of a commercial unrefined bagasse fiber-polypropylene composite. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 5(2): 129-142.(In Persian).
[11] Kobbe RG., 2005. Creep behavior of a Wood-Polypropylene Composite. MSc Thesis, Washington State University.

[12] Standard Practice for Conditioning Plastics for Testing, Annual Book of ASTM Standard, D 618, 2000.
[13] Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, Annual Book of ASTM Standard, D 638-03, 2002.
[14] Standard test method for compressive Properties of rigid plastics, Annual Book of ASTM Standard, D 695-02, 2002.
[15] Standard test method for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating materials, Annual Book of ASTM Standard, D 790-90, 2002.
[16] Xu, B., Simonsen, J. and Rochefort, W.E., 2000. Mechanical properties and creep resistance in polystyrene/polyethylene Blends. Journal of Applied Polymer Science, 76:1100-1108.
[17] Houshyar, S. and Shanks, R.A., 2004. Tensile properties and creep response of polypropylene fiber composites with variation of fiber diameter. Polymer International, 53:1752-1759.
[18] Altenbach, H., 2002. Creep analysis of thin walled structures. Journal of applied mathematics and mechanics, 82(8): 507-533.
[19] Ugural, A.C. and Fenster, S.K., 2003. Advanced strength and applied elasticity. 4th Ed., Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, United States.544p.
[20] Lockyear, S.A., 1999. Mechanical analysis of transversely loaded wood plastic sections, Master thesis, Washington state university.
[21] Hermanson, J.C., Adcock, T. and Wolcott, M.P., 1998. Evaluation of extruded materials group, Annual Navy Report. Washington state university.