Index
ورود کاربر
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 146079
تاریخ انتشار : 13 اردیبهشت 1389 0:0
تعداد مشاهدات : 15

ارائه شيوه جديدي براي پيش بيني خواص نانوكامپوزيت ها

خبرگزاري فارس: گروهي از متخصصان دانشگاه علم و صنعت ايران به تازگي، شيوه جديدي را براي تعيين خواص نانوكامپوزيت ها ارايه دادند. به گزارش خبرگزاري فارس، رهام رفيعي پژوهشگري در حوزه سازه، مواد كامپوزيتي و نانوكامپوزيت هاست كه در رساله دكتري خود به پيش بيني خواص مكانيكي كامپوزيت تقويت شده با نانولوله كربني پرداخته است. وي هدف از اين تحقيق را پيش بيني خواص مكانيكي (مدول الاستيك و ضريب پوآسون) كامپوزيت پليمري تقويت شده با نانولوله كربني بيان كرد. رفيعي، در مورد نتايج اين كار پژوهش افزود:«با توجه به نتايج اين پژوهش، استفاده مستقيم از قوانين مايكرومكانيك براي پيش بيني خواص نانوكامپوزيت هاي حاوي نانولوله كربني صحيح نبوده و استفاده از روش چندمقياسي ضروري است. با توجه به ماهيت حاكم بر نانولوله كربن، مدل سازي صحيح بايد بر اساس يك روش تصادفي صورت پذيرد و استفاده از روش هاي قطعي، منجر به پاسخ هاي دور از واقعيت مي شود. پس از تحليل، مشخص شد كه مي توان از مقادير ميانگين طول و كسر حجمي نانولوله كربني، به جاي مقادير تصادفي آنها استفاده كرد و ساير متغيرها همانند جهت هاي مختلف راستاي نانولوله كربن، شكل غيرمستقيم، ميزان تجمع توده اي و انتشار غيريكنواخت نانولوله كربن در محيط مادي مي بايست لزوماً به صورت تصادفي در مدل سازي لحاظ گردند. گفتني است كه نتايج شبيه سازي تطابق بسيار خوبي با مشاهدات آزمايشگاهي صورت گرفته توسط ديگران را نشان مي دهد». دكتري تخصصي مهندسي مكانيك در رابطه با چگونگي انجام اين پژوهش اظهار داشت: در اين پژوهش، يك روش چندمقياسي تمام احتمالي براي پيش بيني خواص كامپوزيت تقويت شده با نانولوله كربن ارايه شده است. شيوه چندمقياسي توسعه داده شده، تمامي مقياس هاي نانو، مايكرو، مسو و مكرو را در برمي گيرد و بر اساس يك رهيافت پايين به بالا از مقياس نانو آغاز گرديده، پس از گذار از مقياس هاي مياني مايكرو و مسو به مقياس نهايي مكرو ختم مي شود. در مقياس نانو، حل بسته اي براي پيش بيني مدول الاستيك نانولوله كربني بر اساس مدل سازي محيط پيوسته نانومقياس با استفاده از المان تير توسعه داده شده است. ابتدا، حل بسته اي براي شبيه سازي ورق گرافن انجام شده است و اين حل بسته به نانولوله كربني بسط داده شده است. حل بسته توسعه داده شده براي نانولوله كربن بر اساس المان تير تطابق بسيار خوبي با مشاهدات آزمايشگاهي نشان مي دهد و اختلاف بسيار كمي با حل تحليلي مبتني بر المان فنر دارد. بنابراين در اين پژوهش استفاده از المان تير به عنوان يك ساده سازي بسيار مناسب براي شبيه سازي نانولوله كربن ملاك عمل قرار گرفته است. در مقياس مايكرو، از يك مدل سازي المان محدود چندمقياسي كه نانولوله را به صورت ساختار مشبك مولكولي خود در مقياس نانو و رزين اطراف را به صورت يك محيط پيوسته در مقياس مايكرو شبيه سازي مي كند، استفاده شده است. فاز واسط در اين پژوهش به صورت كامل از نوع برهم كنش واندروالس در نظر گرفته شده است. با توجه به ماهيت غيرخطي برهم كنش واندروالس، تحليل المان محدود به صورت غير خطي و تطابقي صورت پذيرفته و در هر مرحله از تحليل، وضعيت پيوندهاي واندروالس بر اساس آخرين وضعيت نانولوله و رزين اطراف اصلاح شده است. با توجه به اين امر كه قوانين مايكرومكانيك مورد استفاده براي كامپوزيت ها در مقياس نانو معتبر نيستند، بر خلاف پژوهش هاي پيشين، به جاي استفاده مستقيم از روابط مايكرومكانيك، ايده تك رشته معادل كه جايگزين نانولوله كربن و فاز واسط آن است؛ استفاده شده است. خواص مكانيكي تك رشته معادل بر اساس مدل سازي ذكر شده محاسبه شده كه حاكي از رفتار ايزوتروپ جانبي براي تك رشته معادل است. تأثير طول نانولوله كربني بر پديده انتقال بار از رزين به نانولوله كربن نيز بررسي شده است. در مقياس مسو، مدل مايكرومكانيك مناسب به منظور لحاظ كردن جهت هاي مختلف نانولوله و تجمع نانولوله ها در توده هاي خوشه اي شناسايي و معرفي شده است. در اين مقياس، قرارگيري نانولوله كربن به صورت غيرمستقيم و تاثير آن در افت خواص مكانيكي بلوك هاي سازنده محيط مادي بررسي شده و يك روش تحديدي پديده شناختي به منظور لحاظ كردن قرارگيري نانولوله به صورت غيرمستقيم توسعه داده شده است. خواص نهايي محيط مادي در مقياس مكرو، بر اساس ميانگين گيري از خواص بلوك هاي سازنده محاسبه شده است. روش ذكر شده جايگزين بسيار مناسبي براي روش اجزاء محدود بوده و زمان تحليل را به صورت فزاينده اي كاهش مي دهد. با توجه به عدم قطعيت هاي موجود در مسئله، در اين تحقيق شيوه مدل سازي چندمقياسي بر خلاف ساير پژوهش ها به صورت تمام تصادفي صورت گرفته است. پارامترهايي همانند طول نانولوله كربن، جهت هاي مختلف راستاي نانولوله كربن، شكل غيرمستقيم، ميزان تجمع توده اي و انتشار غيريكنواخت نانولوله كربن در محيط مادي به صورت اتفاقي شبيه سازي شده اند». جزئيات اين طرح كه با راهنمايي دكتر محمود مهرداد شكريه انجام شده، در پنج مقاله مختلف در مجلات Mechanics of Composite Materials, In Press در سال 2010 ، Composite Structures ، Material and Design ، Mechanics Research Communications و Composite Structures در سال 2010 منتشر شده است.