PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Fibers· 2026Q1

Elyaf Takviyeli Plastiklerin Rijitliğini Doğru Tahmin Eden Yeni Model

A Surface-Energy-Based Extension of the Cox–Krenchel Model for Stiffness Prediction of Short-Fiber-Reinforced Thermoplastics

Matthias Bruchmüller

Kısa özet

Yüzey enerjisi bazlı arayüzey gerilimi içeren genişletilmiş Cox-Krenchel modeli, kısa elyaf takviyeli termoplastiklerde rijitlik tahmin hatasını %14,2'den %2,7'ye düşürdü.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Yüzey enerjisi bazlı arayüzey gerilimini içeren genişletilmiş Cox-Krenchel modeli.
  • Model, PP ve PA kompozitler için rijitlik tahmin hatasını %14,2'den %2,7'ye düşürdü.
  • Polipropilen ve poliamid 6.6, bazalt ve cam elyaf ile takviye edilmiş malzemeler üzerinde test edildi.
  • Model girdileri elyaf/matris özellikleri, hacim oranı, uzunluk, oryantasyon ve arayüzey gerilimini içerir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Short-fiber-reinforced thermoplastics are widely used in lightweight structural applications, but reliable prediction of their Young’s modulus remains challenging because classical analytical models usually neglect interfacial effects. In this study, the Cox–Krenchel model was extended by an adhesion efficiency factor derived from surface-energy-based interfacial tension to account for incomplete elastic load transfer at the fiber–matrix interface. Injection-molded polypropylene (PP) and polyamide 6.6 (PA 6.6) composites reinforced with basalt and glass fibers were produced and characterized experimentally. Model inputs comprised the matrix and fiber modulus, measured fiber volume fraction, experimentally determined individual fiber lengths incorporated through an effective Cox length efficiency factor, and experimentally determined fiber orientation factors. Interfacial tension was calculated from polar and dispersive surface-tension components using the Owens–Wendt–Rabel–Kaelble approach. The classical Cox–Krenchel model described the PA–basalt system with high accuracy but systematically overestimated the stiffness of the PP-based systems. Using a single globally calibrated proportionality constant of ω = 0.8, the adhesion-extended model reduced the mean absolute percentage error on the full condition-specific dataset of 55 data points from 14.2% to 2.7%. The results indicate that morphology remains the dominant basis of stiffness prediction, while surface-energy-based interfacial compatibility provides a relevant additional descriptor for residual system-dependent error. For the investigated systems, the proposed extension improved predictive accuracy while preserving the analytical simplicity of the Cox–Krenchel framework.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Fibers, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Malzeme Mekaniği

Mechanics of MaterialsEngineering