تعیین خواص مکانیکی موثر نانو کامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی با استفاده از روش المان محدود

نانولوله های کربنی معمولا سختی و فنریت بالایی را از خودشان نشان میدهند. بنابراین یک تقویت کننده ی ایده آل برای نانو کامپوزیت های جدید هستند. در این مقاله خواص موثر نانو کامپوزیتهای تقویت شده با نانولوله های کربنی تک جداره با استفاده از شبیه سازی یک المان حجمی نماینده مربعی، بر اساس نظریه مکانیک محیطهای پیوسته و نظریه اجزا محدود بررسی شده است. پس از طراحی RVE که شامل ماتریس و نانولوله است، RVE را یکبار تحت جابه جایی محوری و بار دیگر تحت نیروی جانبی یکنواخت قرار میدهیم. برای بررسی اثر تقویت کنندگی ماتریس روی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت، این مسئله را با تغییر مقدار مدول یانگ ماتریس، از ۳/۲ تا ۱۰۰ گیگاپاسکال تحلیل میکنیم. پس از اعمال بارگذاری و به دست آوردن مقادیر تنش، تنشها و جابجایی های میانگین مربوط به مدول یانگ های مختلف به دست می آیند. سپس با استفاده از فرمولهای مربوط به نوع بارگذاری، مجهولات مسئله را محاسبه و با مقادیر موجود در مراجع، مورد مقایسه قرار میدهیم. نتایج عددی به دست آمده به وسیله روش اجزا محدود، نشان میدهد بخش عمده ای از نیروی اعمال شده به نانو کامپوزیت توسط نانولوله های کربنی قرارگرفته در ماتریس، تحمل میشود. همچنین نتایج نشان میدهد، افزودن درصدکمی نانولوله ی کربنی به ماتریس پلیمری، خواص مکانیکی آن را به طور چشمگیری افزایش میدهد.

Keywords:

نانو کامپوزیت , مدول یانگ , ضریب پواسون , روش اجزا محدود