Index
ورود کاربر
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 155126
تاریخ انتشار : 24 اردیبهشت 1390 0:0
تعداد مشاهدات : 77

امكان پيش بيني خواص مکانيکي کامپوزيت پليمري تقويت شده با نانولوله کربن

خبرگزاري دانشجويان ايران - تهران: پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ايران موفق به پيش بيني خواص مکانيکي کامپوزيت پليمري تقويت شده با نانولوله کربن شدند. به گزارش سرويس پژوهشي ايسنا، رهام رفيعي، دانشجوي دکتري دانشکده مهندسي مکانيک دانشگاه علم و صنعت ايران در مورد رساله خود اظهار كرد: هدف از اين پژوهش پيش بيني خواص مکانيکي(مدول الاستيک و ضريب پوآسون) کامپوزيت پليمري تقويت شده با نانولوله کربن است. براي تحقق اين امر شيوه مدل سازي چندمقياسي سلسله مراتبي بر اساس يک منطق تمام تصادفي که طيف کامل مقياسهاي نانو، مايکرو، مسو و مکرو را شامل مي شود، توسعه داده شد. وي افزود: در مقياس نانو، حل بسته اي براي پيش بيني مدول الاستيک نانولوله کربن بر اساس مدل سازي محيط پيوسته نانومقياس توسعه داده شد. بر خلاف تمامي پژوهش هاي پيشين که از المان فنر و يا خرپا براي شبيه سازي پيوندهاي کربن-کربن در ساختار مولکولي نانولوله کربن به منظور توسعه حل بسته استفاده کرده اند، در اين پژوهش از المان تير استفاده شد. رفيعي خاطرنشان كرد: ابتدا، حل بسته اي براي شبيه سازي ورق گرافن توسعه داده شد و اين حل بسته به نانولوله کربن بسط داده شد. حل بسته توسعه داده شده براي نانولوله کربن بر اساس المان تير تطابق بسيار خوبي با مشاهدات آزمايشگاهي نشان مي دهد و اختلاف بسيار کمي با حل تحليلي مبتني بر المان فنر/ خرپا دارد.بنابراين در اين پژوهش استفاده از المان تير به عنوان يک ساده سازي بسيار مناسب براي شبيه سازي نانولوله کربن ملاک عمل قرار گرفت. وي تصريح كرد: در مقياس مايکرو، از يک شيوه مدل سازي چندمقياسي تواماني که نانولوله را به صورت ساختار مشبک مولکولي خود در مقياس نانو و رزين اطراف را به صورت يک محيط پيوسته در مقياس مايکرو شبيه سازي مي كند، استفاده شد. فاز واسط در اين پژوهش به صورت کامل از نوع برهم کنش واندروالس در نظر گرفته شد. با توجه به ماهيت غيرخطي برهم کنش واندروالس، تحليل المان محدود به صورت غير خطي و تطابقي صورت پذيرفت و در هر مرحله از تحليل، وضعيت پيوندهاي واندروالس بر اساس آخرين وضعيت نانولوله و رزين اطراف اصلاح مي شود. رفيعي خاطرنشان كرد: با توجه به اين امر که قوانين مايکرومکانيک توسعه داده شده براي کامپوزيت ها در مقياس نانو معتبر نيست، بر خلاف پژوهش هاي پيشين، به جاي استفاده مستقيم از روابط مايکرومکانيک، ايده تک رشته معادل که جايگزين نانولوله کربن و فاز واسط آن است، توسعه داده شد. خواص مکانيکي تک رشته معادل بر اساس مدلسازي مذکور محاسبه شد که حاکي از رفتار ايزوتروپ جانبي براي تک رشته معادل است. همچنين تاثير طول نانولوله کربني بر پديده انتقال بار از رزين به نانولوله کربن نيز بررسي شد. وي اظهار كرد: در مقياس مسو، مدل مايکرومکانيک مناسب به منظور لحاظ کردن جهت هاي مختلف نانولوله و تجمع نانولوله هاي در توده هاي خوشه اي شناسايي و معرفي شد. در اين مقياس، قرارگيري نانولوله کربن به صورت غيرمستقيم و تاثير آن در افت خواص مکانيکي بلوک هاي سازنده محيط مادي بررسي، و يک روش تحديدي پديده شناختي به منظور لحاظ کردن قرارگيري نانولوله به صورت غيرمستقيم توسعه داده شد. خواص نهايي محيط مادي در مقياس مکرو، بر اساس ميانگين گيري از خواص بلوک هاي سازنده محاسبه شد. روش مذکور جايگزين بسيار مناسبي براي روش اجزاء محدود بوده، زمان تحليل را به صورت فزاينده اي کاهش مي دهد. رفيعي تصريح كرد: با توجه به عدم قطعيت هاي موجود در مساله، در اين تحقيق شيوه مدل سازي چندمقياسي بر خلاف ساير پژوهش ها به صورت تمام تصادفي توسعه داده شد. پارامترهايي همانند طول نانولوله کربن، جهات مختلف راستاي نانولوله کربن، شکل غيرمستقيم، ميزان تجمع توده اي و انتشار غيريکنواخت نانولوله کربن در محيط مادي به صورت اتفاقي شبيه سازي شدند. مشخص شد که در فرآيند مدل سازي اتفاقي، دو عامل طول و کسر حجمي نانولوله کربن را مي توان به صورت ميانگين در نظر گرفت و آنها را از گروه متغيرهاي تصادفي حذف كرد. نتايج شبيه سازي تطابق بسيار خوبي با مشاهدات آزمايشگاهي صورت گرفته توسط ديگران را نشان مي دهند. رهام رفيعي، دانشجوي دکتري دانشکده مهندسي مکانيک دانشگاه علم و صنعت ايران رساله خود را با عنوان « پيش بيني ثوابت مهندسي کامپوزيت نانوتيوب کربن و اپوکسي با روش چندمقياسي احتمالي» به راهنمايي دکتر محمود مهردادشکريه ارائه كرده است.