مدلسازی میکرومکانیکی سهبعدی بهمنظور پیشبینی خواص موثر الاستیک نانوکامپوزیت پلیمری تقویتشده با گرافننانوپلیتلت
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
doi
10.22060/mej.2023.22059.7560چکیده
در این پژوهش، یک روش میکرومکانیکی تحلیلی سهبعدی بر پایه سلول واحد جهت استخراج خواص الاستیک نانوکامپوزیتهای پلیمری تقویتشده با گرافننانوپلیتلت ارائه میشود. برای این مدل، یک المان حجمی نماینده نانوکامپوزیت که دربرگیرنده تمامی خصوصیات نانوکامپوزیت است و شامل سه فاز تقویتکننده گرافننانوپلیتلت، زمینهی پلیمری و ناحیه فازمیانی که خواص آن به تدریج تغییر میکند، در نظر گرفته میشود. بهمنظورشبیهسازی جهتگیری تصادفی ذرات گرافننانوپلیتلت، هندسه المان حجمی نماینده نانوکامپوزیت Nα∗Nβ∗Nγ به سلول مکعبی در سه بعد درون المان حجمی نماینده تقسیم میشود. اندازه گرافننانوپلیتلت و تجمع وابسته به کسر حجمی گرافن نانوپلیتلتها به عنوان دو فاکتور مهم تاثیرگذار بر روی خواص نانوکامپوزیت، از طریق دو ایده جدید مدلسازی میشوند. بهمنظور اعتبارسنجی مدل ارائهشده، ابتدا نتایج بدستآمده، با دادههای تجربی و مدلهای میکرومکانیکی پیشین در دسترس مقایسه میشوند. سپس، اثر پارامترهایی مانند درصد کسرحجمی، اندازه نانوذره، اثر تجمع و همچنین جهتگیری تصادفی گرافننانوپلیتلتها درون رزین اپوکسی، و ضخامت فازمیانی بر پاسخ نانوکامپوزیت بررسی میشود. نتایج نشان میدهد که تجمع گرافننانوپلیتلت وابسته به کسرحجمی آن است و خواص الاستیک بدستآمده از مدل میکرومکانیکی حاضر با جهتگیری تصادفی ذرات گرافننانوپلیتلت با درنظرگرفتن اندازه و تجمع نانوذرات و همچنین توجه به فازمیانی، توافق بسیار خوبی با دادههای تجربی دارد.
