Academic Centrehttps://doi.org/10.22364/mkm.58.5.05
Н. Мишра1, К. Дас2
1 School of Minerals, Metallurgical and Materials Engineering, Indian Institute of Technology Bhubaneswar, Odisha-752050, India
2 Department of Metallurgy and Materials Engineering, Indian Institute of Engineering Science and Technology Shibpur, Howrah 711103, West Bengal, India
Сравнительное исследование инкрементальной самосогласованной и Эшелби–Mори–Tанака моделей для оценки электроупругих свойств пьезоэлектрических полимерных композитов с ортотропной матрицей
Перевод с англ.
Полный текст: PDF (RUS)
Оценена эффективность двух микромеханических моделей – инкрементальной самосогласованной (ISC) и модифицированной Эшелби–Мори–Танака (EMT) – для предсказания эффективных электроупругих свойств однонаправленных пьезоэлектрических полимерных композитов с ортотропной полимерной матрицей, особенно при большом объемном содержании арматуры. Эффективные электроупругие свойства композитов на основе пьезокерамики PZT-7A и поливинилиденфторида (PVDF) определены с использованием обеих моделей и сопоставлены с рассчитанными с помощью конечно-элементной модели на основе представительных объемных элементов (ПОЭ). Рассмотрены композиты с двумя разными типами связности и четырьмя формами геометрии арматуры (сферической, эллипсоидальной, круглоцилиндрической и эллиптически-цилиндрической). Анализ показал, что в целом модифицированная модель EMT лучше предсказывает эффективные свойства композита.
Ключевые слова: матрица полимерная ортотропная, самосогласованность, модель Эшелби–Мори–Танака, условия граничные однородные кинематические
Поступила в редакцию 14.04.2021
Окончательный вариант поступил 20.09.2021
Статья на английском языке: Springer
N. Mishra and K. Das
A Comparative Study of Incremental Selfconsistent and Eshelby–Mori–Tanaka Models for Estimating the Electroelastic Properties of Piezoelectric Polymer Composites with an Orthotropic Matrix
The efficiency of two micromechanical models, the incremental self-consistent (ISC) model and a modified Eshelby-Mori-Tanaka (EMT) model is evaluated, in predicting the effective electroelastic properties of unidirectional piezoelectric polymer composites with an orthotropic polymeric matrix, especially at high volume fractions of reinforcement. The effective electroelastic properties of PZT-7A/PVDF composites were obtained using both the models and they were compared with those found using a representative volume element (RVE)-based finite-element (FE) model. Composites with two different types of connectivity and four different types of reinforcement geometry (spherical, ellipsoidal, circular cylindrical, and elliptic cylindrical) were considered. Our analysis showed that, in general, better results predicted the modified EMT model.
Keywords: orthotropic polymer matrix, self-consistency, Eshelby-Mori-Tanaka model, kinematic uniform boundary conditions
Received Apr. 14, 2021 (Sept. 20, 2021)