بررسی تاثیر دمای محیط بر رفتار مکانیکی و شکست نانولوله های کربنی

هدف از این مقاله بررسی رفتار شکست نانولوله ی کربنی به وسیله ی مدل اصلاح شده مکانیک مولکولی ساختاری و شبیه سازی آن به کمک روش المان محدود می باشد. مدل اصلاح شده مکانیک مولکولی ساختاری، یک المان تیر سه بعدی با مقطع عمومی است که در آن سفتی های خمشی داخل و خارج از صفحه به صورت مستقل تعریف می شود. در تحلیل های انجام شده، نانولوله ی کربنی به صورت دوسرگیردار در نظر گرفته شده و با نرخ کرنش ثابت تحت تنش کششی قرار داده می شود تا شکست در نانولوله ایجاد گردد. رفتار پیوندهای کربن-کربن به صورت غیر خطی در نظر گرفته شده که در کرنش ۱۹% دچار گسیختگی می شود. همچنین بسته به تغییر رفتار مکانیکی پیوندها در دماهای مختلف پیش بینی می شود رفتار شکست در نانولوله ها وابسته به دمای محیط باشد. بنا به تحقیقات انجام شده، با افزایش دما، مدول یانگ نانولوله کاهش و ضریب پواسون افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما، تنش و کرنش نهایی شکست کاهش پیدا می کند. در نهایت نتایج نشان می دهد که می توان رابطه ای غیرخطی (چندجمله ای) بین دما و مدول یانگ تعریف کرد که ثوابت آن وابسته به کایرالیتی نانولوله ها تغییر می کند.

Keywords:

Carbon nanotube , Continuum mechanic , Fracture behavior , Temperature effect , نانولوله ی کربنی , مکانیک محیط پیوسته , رفتار شکست در نانولوله ها , اثر دما بر شکست