بررسی اثر نسبت منظری نانولوله های کربنی روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلیمری

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

محمد هاشمی گهروئی ¹ (کارشناس ارشد مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهرکرد، ایران)
حسین گلستانیان ² (دانشیار گروه مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهرکرد، ایران.)
مهدی سلمانی تهرانی ³ (استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران.)

Received: 2015-09-29 Accepted : 2015-09-29 Published : 2011-06-22

Keywords: تحلیل اجزای محدود, نانوکامپوزیت, نانولوله کربنی, نسبت منظری, خواص مکانیکی مؤثر,

Abstract :

در این مقاله خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله کربنی با استفاده المان حجمی نماینده­ی مربعی بر اساس مکانیک محیط پیوسته و روش المان محدود به‌دست آمده است. برای این کار ابتدا با استفاده از تئوری الاستیسیته روابط لازم برای به‌دست آوردن خواص مؤثر نانوکامپوزیت از حل المان حجمی نماینده تحت دو نوع بارگذاری استخراج شده است. سپس اثرات نسبت منظری نانولوله­ی کربنی بر روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت به‌دست آمده است. نتایج نشان می­دهد که افزایش نسبت منظری نانولوله کربنی باعث افزایش مدول یانگ نانوکامپوزیت در جهت الیاف و کاهش مدول یانگ در جهت عرضی می­شود. همچنین افزایش نسبت منظری نانولوله کربنی باعث افزایش نسبت پواسون در صفحه­ی xz و کاهش نسبت پواسون در صفحه­ی xy می­شود.

References:

1] Iijima S., Helical Microtubes of Graphitic Carbon, Nature (London), 354, 1991, pp. 56-58.

[2] Liu Y., Nishimura N., d Otani Y., Large-scale modeling of carbon-nanotube composites by a fast multiple boundary element method, Computational Materials Science, 34, 2005, pp. 173-187.

[3] Thostenson E.T., Chunyu L., Chou T.W., Nanocomposites in context, Composites science and Technology, 65, 2004, pp. 491-516.

[4] Golestanian H., Shojaie M., Numerical characterization of VNT-based polymer composites considering interface, Computational Material Science, 50, 2010, pp. 731-736.

[5] Matin Ghahfarokhi Z., Golestanian H., Effects of nanotube helical angle on mechanical properties of carbon nanotube reinforced polymer composites, Computational Material Science, 50, 2011, pp. 3171–3177.

[6] Liu J., Chen X.l., Evaluation of the effective material properties of carbon nanotube-based composites using a nanoscale representative volume element, Mechanics of Materials, 35, 2003, pp. 69-81.

[7] Florian H.G., Wichmann M., Fiedler B., Schulte K., Influence of different carbon nanotubes on the mechanical properties of epoxy matrix composites – A comparative study, Composite Science and technology, 65, 2005, pp. 2300–2313.

[8] Cornwell C.F., Wille L.T., Elastic Properties of single-walled carbon nanotubes in compression, Solid State Communication, 101, 1997, pp. 555-558.

[9] Gao G.H., Cagin T., Goddard W.A., Energetic, structure, mechanical and vibrational properties of single-walled carbon nanotubes, Nanotechnology, 9, 1998, pp. 187-191.

[10] Nardelli M.B., Fattebert J.L., Mechanical properties, defects and electronic behavior of carbon nanotubes, Carbon, 38, 2000, pp. 1703-1711.

[11] Wong E.W., Sheehan P.E., Lieber C.M., Nanobeam mechanics: Elasticity, strength and toughness of nanorods and nanotubes, Science, 227, 1997, pp. 1971-1975.

[12] Ruoff R., Lorents D.C., Mechanical and thermal properties of carbon nanotubes, Carbon, 33, 1995, pp. 925-930.

[13] Salvetat J.P., Bonard J.M., Thomson N.H., Kulik A.J., Mechanical properties of carbon nanotubes, Applied Physics A-Materials Science and Processing , 69, 1999, pp. 225-260.