تحلیل خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلیمری زمینه PLA تقویت‌شده با ذرات سیلیکا با مدل‌های میکرومکانیکی بهبودیافته و مولکولی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه طراحی جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران

2 استاد، گروه طراحی جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی‌شهر، اصفهان، ایران

doi
10.22034/jmeut.2025.65441.3509
چکیده

در این مطالعه از مدل‌های میکرو مکانیک بهبودیافته، برای پیش‌بینی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلیمری با زمینه پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، تقویت‌شده با نانوذرات سیلیکا استفاده‌شده است. مدول یانگ و استحکام نهایی کششی سه نمونه نانوکامپوزیت با کسر حجمی متفاوت بررسی شده است. برای پیش‌بینی مدول یانگ نانوکامپوزیت‌ها از دو نظریه بهبودیافته هالپین- سای و کرنر استفاده‌شده است. برای تعیین استحکام نهایی نیز، دو نظریه نیکولایس- نارکیس و پوکانسکی به کار گرفته شد. در مورد مدول یانگ، نتایج نشان داد که مقدار خطای دو نظریه هالپین- سای و کرنر در پیش‌بینی نتایج برای کسرهای حجمی مختلف، به ترتیب بین 077/0 تا 4/0 درصد و 19/0 تا 13/2 درصد است. هر دو نظریه در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، با دقت قابل قبولی مدول یانگ را پیش‌بینی کرده‌اند. در مدل‌های استحکام نهایی، رابطه پوکانسکی به دلیل وجود ضرایب تصحیح، دقت بیشتری در پیش‌بینی داشته است. همچنین بر اساس نتایج اعلام‌شده از مدل‌های دینامیک مولکولی، معادله ای معرفی شده است که نتایج دینامیک مولکولی را به نتایج آزمایشگاهی مرتبط ‌کند. ضرایب این معادله نماینده اثر شرایط عملی مانند تجمع ذرات و اثر ابعاد نانوذره است.