Mechanical Behavior of Particle Reinforced Thermoplastic Matrix Composites Using Finite Element Modeling

Abstract

Частинки стають все більш популярними армуючими елементами у виробах, виготовлених методом лиття під тиском. Зміцнення частинками дозволяє обробляти термопластик із застосуванням тих самих методів, що і для неармованого термопластика. Ультрадисперсні частинки, діаметр яких порівнянний з кристалічними областями в полімері, мають помітний зміцнюючий ефект на еластичні властивості полімеру. Дрібні частинки міцно прилипають до полімеру, що призводить до сильного зміцнюючого ефекту. У зміцнених частинками термопластичних матричних композитах навантаження не прикладаються безпосередньо до частинок, а прикладаються до матриці, і частина прикладеного навантаження передається частинкам. Процес передачі навантаження між частинками та матрицею залежить від міцності поверхні розділу. У роботі модель багаточастинкового композиту була проаналізована при розтягуючому навантаженні. Метою даної роботи є аналіз впливу діаметра частинок (використовували частинки з діаметрами 19.61, 26.15, 39.22 та 78.45 мкм) на напруження фон Мізеса термопластичного матричного композиту із нейлону 66, армованого частинками скла, з використанням методу кінцевих елементів (FEA). Друга мета роботи полягає в аналізі впливу упаковки частинок (квадратне, шестикутне та випадкове розташування) на поведінку нанокомпозитів.

Particles are becoming increasingly popular reinforcing elements in products made by injection molding. Particles reinforcement allows the thermoplastic to be processed employing the same methods as those used for unreinforced thermoplastic. Ultrafine particles, whose diameters are comparable to the crystalline regions in the polymer, have a prominent reinforcing effect on the elastic properties of the polymer. Small particles adhere strongly to the polymer, which leads to a strong reinforcing effect. In particle reinforced thermoplastic matrix composites, loads are not directly applied to the particles but are applied to the matrix, and some of the applied loads are transferred to the particles. The process of transfer of load between particles and matrix depends on the strength of the interface. In this work, multiparticle composite model was analyzed under tensile load. The purpose of this work is to analyze the influence of particle diameter (the diameters of 19.61, 26.15, 39.22 and 78.45 m were used) on the Von Mises stress of glass particle reinforced thermoplastic nylon 66 matrix composite using finite element analysis (FEA). The second objective is to analyze the effect of particle packing (square, hexagonal and random arrangement) on nanocomposite behavior.