مطالعه عددی و تحلیلی تأثیر فاز واسط و نسبت ابعادی المان حجمی معرف در محاسبه مدول الاستیک پلیمر تقویت شده با نانولوله کربن

از جمله روش های پرکاربرد مطالعه رفتار مکانیکی پلیمرهای تقویت شده با نانو لوله کربن، مدلسازی و شبیه سازی رفتار المان حجمی معرف (RVE) می باشد. در مطالعه خواص مکانیکی با استفاده از المان حجمی معرف، مشخص می شود که این خواص، تابعی از خواص اجزاء سازنده، فاز واسط و پارامترهای هندسی می باشند. در این تحقیق ، RVE که شامل ماتریس پلیمری پیرامون و یک نانولوله کربن در هسته است، به صورت مکعب مستطیل با سطح مقطع مربعی در نظرگرفته شده است. اتصال بین نانولوله هم به صورت اتصال کامل(بدون فاز واسط) و هم با فاز واسط برررسی شده است. طول و ضخامت RVE طول نانولوله کربن، ضخامت و سفتی فاز واسط و همچنین درصد حجمی نانولوله کربن پارامترهای متغیر مورد نظر می باشند که تأثیر تغییرات آن ها روی مدول الاستیسیته RVE بدست آمده و به کمک المان محدود نیز، RVE مدلسازی و تحلیل شده است. نتایج حاصل شده نشان می دهند که در یک درصد حجمی ثابت، سفتی و ضخامت فاز واسط به خصوص روی مدول الاستیک طولی بی تاثیر است، همچنین با تغییر هرکدام از پارامترهای طول یا عرض RVE در یک کسر حجمی نانولوله کربن، مدول الاستیسیته طولی آن به طور قابل ملاحظه ای تغییر می کند. در انتها با استفاده از رابطه مایکرومکانیکی هالپین تسای و روابط تحلیلی استخراج شده در این تحقیق، نسبت ابعادی مناسب RVE برحسب کسر حجمی بدست آمده و پیشنهاد شده اند.

Keywords:

المان حجمی معرف , مدول الاستیک , نانولوله کربن , روش المان محدود , نسبت ابعادی