Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1397
8
1
gregorian
2018
11
1
18
7
online
1
fulltext
fa
بررسی رفتار مکانیکی صفحات نانو گرافن کامل و یا با نقص ساختاری با استفاده از روش المان محدود مرزی مقیاس شده
Investigation of mechanical behavior of perfect nano-garphene sheets and defected ones by Scaled boundary finite element method
در این مقاله برای اولین بار با استفاده از روش نیمه تحلیلی المان محدود مرزی مقیاس شده ، صفحات نانو گرافن کامل و همچنین با نقص ساختاری شبیه سازی شده و رفتار مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. در این تحلیل، پیوند اتمی بین اتم های کربن با یک میله با سطح مقطع دایرهای مدل سازی و سپس روابط المان محدود مرزی مقیاس شده بر مبنای هندسه مدل طرح ریزی شد. مقایسه نتایج بدست آمده از روش المان محدود مرزی مقیاس شده با دینامیک مولکولی نشان داد که این روش تحلیل می تواند با دقت بالا به عنوان یک روش محیط پیوسته در تحلیل مکانیکی صفحات نانو گرافن کامل و یا با نقص ساختاری استفاده گردد. وجود نقص ساختاری به میزان قابل توجهای از استحکام و کرنش شکست صفحه نانوگرافن میکاهد بهگونهای که تنش شکست بیش از 34% و کرنش شکست بیش از 50% کاهش مییابد. همچنین در صورتی که به جای المان میله ، صفحه نانو گرافن یک صفحه محیط پیوسته در نظر گرفته شده و به منظور ایجاد یک هندسه یکسان با مسائل دارای المان میله، محیط عاری از ماده با المان های دارای مدول الاستیسته صفر شبیهسازی گردد، نتایج دارای دقت لازم مشابه نتایج با المان میله نخواهد بود.
For the first time in this paper, by using semi-analytical scaled boundary finite element method (SBFM), a perfect nano garphene sheet or defected ones were simulated and their mechanical behavior had been investigated. In this analysis, the atomic carbon bonds were modeled by simple bar elements with circular cross- sections and then the scaled boundary finite element relations were formulated based on the geometry of the model. The obtained results from SBFM were compared to those obtained from molecular dynamic method which showed that the SBFM can be used as a continuum mechanics model with high accuracy in mechanical analysis of both perfect and defected nano graphene sheets. Existence of structural defects in nano grapheme sheets decrease the strength as well as fracture strain in a considerable manner. It can be noted that in a defected nano grapheme sheet, the fracture stress decreases more than 34% while fracture strain decreases more than 50%. In the cases that instead of using bar elements, whole area is considered as a continuum sheet and in order to obtain a similar geometry to those problems have bar elements, no material zone be modeled by zero elastic properties, the results show considerable errors.
المان مرزی محدود مقیاس شده,صفحات نانو گرافن,نقص ساختاری,رفتار مکانیکی,دینامیک مولکولی,
Scaled boundary finite element,Nano graghene sheets,Defected,Mechanical behavior,Molecular dynamics,
233
239
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-26884-1&slc_lang=fa&sid=15
Mehrdad
Honarmand
مهرداد
هنرمند
1003194753284600227442
1003194753284600227442
No
Mechanical Engineering group, Pardis College,Isfahan University of Technology,Isfahan,iran
گروه مهندسی مکانیک،پردیس دانشگاه صنعتی اصفهان،ایران،اصفهان
Mehran
Moradi
مهران
مرادی
1003194753284600227443
1003194753284600227443
Yes
استادیار/ دانشگاه صنعتی اصفهان