مدلسازی فاز واسط در مواد نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله های کربنی به روش شبیه سازی چند مقیاسه

نویسندگان

1 هیات علمی/دانشگاه علم و صنعت ایران

2 هیات علمی/ دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

doi
چکیده

مطالعه اتصال بین نانولوله و رزین دربرگیرنده آن، یکی از مسائل مهم در بررسی رفتار مواد نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله‌های کربنی است. در این مقاله، نانولوله کربنی و رزین اطراف آن به صورت یک المان حجمی در نظر گرفته ‌شده و رفتار مکانیکی آن با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل می‌شود. برای مدلسازی اتصالات، از المان فنر غیرخطی استفاده ‌شده و نیروی موثر بین نانولوله و رزین، بر اساس معادله لنارد- جونز تعیین می‌شود. ضخامت فاز واسط بین 7/1 تا 8/3 آنگستروم‌متر تغییر داده می‌شود تا تاثیر آن بر رفتار المان حجمی مطالعه گردد. بارگذاری کششی المان حجمی به دو صورت انجام می شود تا اتصال کامل بین نانولوله و رزین بررسی شود. در ادامه، میزان مدول الاستیسیته طولی المان حجمی با نسبت منظریهای مختلف و ضخامت‌های مختلف فاز واسط محاسبه شده و با نتایج تئوری قانون اختلاط در حوزه میکرومکانیک مقایسه و ارزیابی می شوند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که در نسبت منظری‌های بسیار کم، میزان مدول الاستیسیته نزدیک به مقدار آن برای رزین یا نانولوله منفرد است ولی با افزایش نسبت منظری‌ عملکرد اتصالات بهتر شده و این مقدار به قانون اختلاط همگرا می شود.