Trong xu hướng trọng lượng nhẹ công nghiệp, nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi ngắn được sử dụng ngày càng rộng rãi vì lợi thế xử lý dễ dàng và chi phí thấp. Trong các ứng dụng của thiết kế đa cấu trúc, cần phải liên kết nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi ngắn với các vật liệu khác, và làm thế nào để dự đoán chính xác và hiệu quả sức mạnh của mối liên kết của nó để đảm bảo sự an toàn của cấu trúc trở thành một vấn đề cấp bách cần giải quyết. Để đối phó với vấn đề này, Masaki Omiya của Đại học Keio, Nhật Bản đã đề xuất tính toán hai giá trị tích phân (dựa trên J, dựa trên G) J bằng phương pháp trực tiếp để thu được các thông số Mô hình gắn kết (CZM) và dựa trên phương pháp này, phát triển một phương pháp dự đoán sức mạnh của mối nối liên kết bằng cách sử dụng sợi ngắn để tăng cường nhựa nhiệt dẻo làm vật dính, cung cấp các công cụ chính xác hơn để đánh giá thiết kế và hiệu suất của các sản phẩm liên quan.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Bài viết này mô phỏng quá trình thất bại loại II của khớp dưới tác động của lực cắt thông qua thử nghiệm uốn vết cắt cuối (ENF). Các bộ phận bị dính là nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi ngắn, chất kết dính là nhựa epoxy, xử lý ablation laser được sử dụng trước khi thử nghiệm, sử dụng màng kim loại và keo Teflon để mang lại sự kiểm soát độ dày của lớp keo và tạo ra các vết nứt ban đầu. Trong quá trình thử nghiệm sử dụng phương pháp điều khiển dịch chuyển để tải uốn ba điểm. Phân tích phần tử hữu hạn cuối cùng được thực hiện kết hợp với các tham số CZM thu được từ phân tích (Hình 2) để xác minh tính chính xác của phương pháp được sử dụng trong bài viết này.

Hình 2 Kiểm tra ENF Điều kiện ranh giới và mẫu lưới phân tích phần tử hữu hạn

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu thử nghiệm ENF để xem xét hai dạng khác nhau của tích phân J gãy loại II: một dạng xem xét năng lượng tiêu thụ bởi sự biến dạng dẻo của miếng dính (dựa trên J) và dạng kia giả định rằng miếng dính là đàn hồi tinh khiết (dựa trên G). Họ đã suy ra hai bộ tham số mô hình CZM khác nhau (Hình 3) dựa trên hai tích phân J này và thay thế chúng vào phân tích phần tử hữu hạn, thu được đường cong tải-dịch chuyển của phân tích phần tử hữu hạn thử nghiệm ENF. So sánh dữ liệu thực nghiệm từ thử nghiệm ENF với kết quả phần tử hữu hạn, kết quả cho thấy các tham số CZM có nguồn gốc từ tích phân J dựa trên giả định độ đàn hồi tinh khiết dự đoán chính xác hơn sức mạnh thực tế của mối liên kết.

Hình 3: Tham số CZM dựa trên hai dạng tích phân J khác nhau

Hình 4: So sánh dữ liệu thực nghiệm và kết quả phần tử hữu hạn của đường cong tải-dịch chuyển thử ENF

Tóm lại, bài viết này đã phát triển một phương pháp được sử dụng để dự đoán độ bền liên kết của nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi ngắn như một miếng bị dính. Phân tích dữ liệu thực nghiệm từ thử nghiệm ENF bằng phương pháp trực tiếp thu được các tham số CZM theo hai giả thuyết, sau đó phân tích phần tử hữu hạn tương ứng dựa trên hai nhóm tham số CZM thu được và tỷ lệ tải-dịch chuyển mô phỏng với kết quả thí nghiệm, người ta thấy rằng trong các mối liên kết sử dụng vật liệu nhiệt dẻo gia cố có độ cứng thấp, chẳng hạn như vật liệu composite gia cố sợi ngắn, các thông số sức mạnh của mối liên kết được dự đoán dựa trên phương pháp trực tiếp theo giả định đàn hồi tinh khiết phù hợp hơn với tình hình thực tế. Công việc của bài viết này cung cấp những ý tưởng mới để có được các tham số CZM trong hệ thống liên kết để xây dựng mô hình CZM.

Nghiên cứu này có tựa đề "Validation of mode II cohesive law obtained using the direct method with short-fiber-reinforced thermoplastic adhesively bonded end-notched flexure joints" (tạm dịch: Giá trị của quy luật hiện đại II đối với việc sử dụng phương pháp trực tiếp với ngắn hạn-fiber-reinforced).