استخراج مدول الاستیک نانوکامپوزیت پایه اپوکسی به روش شبیه سازی دومقیاسی

در این پژوهش با استفاده از روش اجزای محدود یک مدل دو مقیاسی از نانوکامپوزیت اپوکسی/نانولوله کربنی با هدف پیش بینی مدول یانگ و ضریب پواسون در نرم افزار ABAQUSE شبیه سازی شده است. پیوند در سطح واسط بین نانولوله و زمینه بدلیل اهمیتی که در انتقال بار و میزان خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها دارد به عنوان یکی از موضوعات اصلی مدل سازی مورد توجه قرار گرفته است. در مقیاس نانو از روش فیبر معادل برای کاهش حجم محاسبات استفاده شده است. و در مقیاس بالاتر فیبرهای معادل به عنوان تقویت کننده داخل حجمک نماینده در نظر گرفته شده است. رفتار چسبنده در سطح واسط بین نانولوله و پلیمر به کمک سابروتین UEL تعریف شده در این قسمت پارامترهای ورودی از طریق مدل پتانسیلی لنارد- جونز برای پیوندهای واندروالسی در سطح واسط استخراج شده است. در مقیاس مایکرو یک الگوی پراکندگی کامل از فیبرهای معادل با خواص استخراج شده در مقیاس پایین تر در داخل حجمک نماینده ی مناسب ایجاد شده است. برای صحت سنجی، نتایج مدل سازی با نتایج آزمایش کشش که بر اساس استاندارد ASTM-D638 انجام گرفته و با نتایج حاصل از قانون اختلاط نیز مقایسه شده است. بررسی ها در مقیاس نانو نشان می دهد، که طول فیبر معادل و ضخامت در نظر گرفته شده برای اپوکسی، بر رفتار الاستیک آن تاثیر گذار است ولی برای طول های بیش از 300 نانومتر و ضخامت بیشتر از 10 نانومتر برای لایه اپوکسی در فیبر معادل این تغییرات قابل صرف نظر کردن می باشد.

Keywords:

نانولوله کربنی , سطح واسط , المان چسبی , فیبر معادل