بررسی تاثیر جهت گیری نانو ذرات بر استحکام کمانشی صفحات نانوکامپوزیتی پلیمری تقویت شده با نانولوله کربنی و نانورس

در این مقاله تاثیر افزودن نانوذرات به ماده زمینه در بهبود استحکام کمانشی صفحات نانوکامپوزیتی پایه پلیمری از طریق مدل سازی اجزا محدود بررسی شد. نانوذرات از دو جنس نانولوله های کربنی و نانو رس با درصد های حجمی مختلف با توزیع تصادفی به ماده زمینه افزوده شد و خواص مکانیکی ماتریس تقویت شده از طریق شبیه سازی اجزا محدود به کمک المان نماینده حجم در نرم افزار آباکوس محاسبه گردید. در ادامه با کدنویسی پایتون، نانولوله های کربنی به صورت جهت دهی شده درون ماده زمینه توزیع گردید و مدول یانگ موثر برای جهت های افقی و عمودی به صورت جداگانه به دست آمد. با داشتن خواص مکانیکی ماتریس تقویت شده، بررسی بار بحرانی کمانش برای صفحات ساخته شده از نانوکامپوزیت های پایه پلیمری از جنس اپوکسی و الیاف تک جهته شیشه از طریق روش تحلیل مقادیر ویژه انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج پژوهش های پیشین تطابق خوبی نشان داد. با افزودن نانوذرات افزایش بار بحرانی کمانشی صفحه با افزایش درصد حجمی مشاهده گردید. در حالتی که الیاف وجود دارند، هنگامی که نانوذرات در راستای الیاف که همان راستای بارگذاری هست توزیع شدند، بار بحرانی کمانش افزایش بیشتری نشان داد. در حالت بدون وجود الیاف و تقویت صفحه پلیمری خالص، در حالت جهت دهی طولی نانوذرات بار بحرانی کمانشی در راستای محوری ۵۵.۳% افزایش یافت، اما برای توزیع تصادفی افزایش به میزان ۱۴.۲% بود. درنهایت مطالعه پارامتری بر اثر جهت گیری نانوذرات، نسبت منظری صفحه، بارگذاری در جهت عرضی صفحه، جنس و درصد حجمی نانوذرات بر بار بحرانی کمانش صفحات پلیمری صورت پذیرفت.

Keywords:

نانوکامپوزیت ها , تحلیل اجزا محدود , المان نماینده حجم , توزیع نانوذرات , کمانش خطی