Abstract
The theoretical study is developed for predicting the thermal expansion changes of composites which include complex inclusion, which is used three-dimensional ellipsoid model ($a_1>a_2>a_3$), which has two aspect ratios (the primary aspect ratio, $\rho_{\alpha}=a_1/a_3$ and the secondary aspect ratio, $\rho_{\beta}=a_1/a_2$). We can predict the feature of general thermal expansion factors by theoretical approach of matrix with aligned ellipsoidal inclusion using the Eshelby's equivalent tensor. The coefficients of longitudinal linear thermal expansion ${\alpha}_{11}$ decrease to those of inclusions, ${\alpha}_f$, as both aspect ratios increase. The coefficients of transverse linear thermal expansion of composites ${\alpha}_{33}$ initially increase and show the parabolic corves with maximum values, as the concentrations of filler increase. The coefficient of thermal expansion, ${\alpha}_{22}$ in the transverse direction decreases, as $\rho_{\alpha}$ increases, however, ${\alpha}_{22}$ increases as $\rho_{\beta}$ increases. The coefficient of linear thermal expansion of composites, ${\alpha}_{33}$ in the normal direction increases, as $\rho_{\alpha}$ increases, while ${\alpha}_{33}$ decreases as $\rho_{\beta}$ increases.
3차원적 타원체 형태 ($a_1>a_2>a_3$)를 사용하여, 2가지의 종횡비 (1차 종횡비 $\rho_{\alpha}$와 2차 종횡비 $\rho_{\beta}$)를 갖는 배열된 3차원 형태의 충전제를 포함하는 복합체의 열팽창 변화를 이론적으로 예측하는 모델을 연구하였다. Eshelby의 등가 텐서를 이용하여 배열된 타원형 충전제를 기지재의 이론에 의해 열팽창 계수를 예측할 수 있었다. 종단방향 열팽창 계수 ${\alpha}_{11}$는 두 가지 종횡비 모두 증가하면, 감소하여 충전제의 열팽창에 접근한다. 수직방향 열팽창 계수 ${\alpha}_{33}$는 충전제 함유량에 따라 초기에는 증가하여 최대값을 갖는 경향을 보인다. 1차 종횡비 $\rho_{\alpha}$가 증가하면, 횡단방향 열팽창 계수는 감소하나, 2차 종횡비 $\rho_{\beta}$가 증가하면, 같이 증가한다. 또한, 수직방향 열팽창 계수 ${\alpha}_{33}$는 $\rho_{\alpha}$가 증가하면 증가하나, $\rho_{\beta}$가 증가하면, ${\alpha}_{33}$는 반대로 감소한다.
