Lif takviyeli plastiklerin enjeksiyon simülasyonları ve sonuçlarının yapısal analizlere transferi

Abstract

Yapısal analizlerde, sonuçların doğruluğunu ve deneysel veriler ile korelasyonunu etkileyen hususlardan biri de malzemenin gerekli kabuller doğrultusunda modellenmesidir. İzotropik kabul yapılarak malzemelerin modellenmesi ve yapısal analizlerde kullanılması oldukça yaygın olmakla birlikte bilhassa elyaf takviyeli plastikler gibi anizotropik etkilerin yapının mukavemetini oldukça etkilediği durumlarda, bu etkilerinde modellenmeye dahil edilmesi simülasyondan elde edilen verilerin güvenilirliğini arttırmaktadır. Bu çalışmada, ticari yazılımlardan biri kullanılarak, enjeksiyon kalıplama ile üretilen kısa lif takviyeli plastikten elde edilen dizüstü bilgisayar destekleyicisinin yapısal analizi, lif oryantasyon verileri de modellemeye dahil edilerek gerçekleştirilmiştir. Lif oryantasyon verileri, Altair® Inspire™ Mold yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen enjeksiyon simülasyonu sonucunda elde edilmiştir. Elde edilen lif oryantasyon verileri Altair® Multiscale Designer® çözücüsüne aktarılarak anizotropinin de dahil edildiği çok ölçekli malzeme modeli elde edilmiştir. Malzeme olarak çözücünün kendi veri tabanından seçilen %30 cam lif katkılı poliamid kullanılmıştır. Oluşan nihai malzeme modeli ile Altair® HyperWorks® yazılımında yapısal analiz gerçekleştirilmiştir. Literatürde kısa elyaf takviyeli plastiklerin modellenmesinde lif oryantasyonlarının dahil edilmesi ile alakalı çalışmalar oldukça kısıtlıdır. Bu çalışmada ayrıca önerilen malzeme modeli ile anizotropik etkiler aynı zamanda lif takviyesi olmayan malzeme verileri ile karşılaştırılmış ve lif takviyesinin, malzemenin mukavemetini arttırdığı görülmüştür.

In structural analysis, one of the issues that affect the accuracy of the results and their correlation with the experimental data is the modeling of the material in line with the necessary assumptions. Although it is quite common to use isotropic materials in modeling and structural analysis, especially when anisotropic effects such as fiberreinforced plastics affect the strength of the structure, these effects should be included in the modeling. It increases the reliability of the data obtained from the simulation. In this study, the structural analysis of the laptop support obtained from short fiber reinforced plastic produced by injection molding was performed using one of the commercial software, including the fiber orientation data in the modelling. The fiber orientation data were obtained as a result of the injection simulation performed using the Altair® Inspire™ Mold software.The obtained fiber orientation data was transferred to the Altair® Multiscale Designer® solver and a multi-scale material model including anisotropy was obtained. As the material, 30% glass fiber reinforced polyamide selected from the solver's own database was used. Structural analysis was performed in Altair® HyperWorks® software with multiscale material model. In the literature, studies on the inclusion of fiber orientations in the modeling of short fiber reinforced plastics are very limited. In this study, the anisotropic effects with the proposed material model were also compared with the data of non-fiber reinforced materials, and it was seen that fiber reinforcement increased the strength of the material.