مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل مایکرومکانیک جهت بررسی اثر ابعاد و ناحیه فاز واسط بر روی مدول الاستیسیته پلیمر تقویت شده با نانولوله کربن

نویسندگان
1 استاد
2 دانشجو
چکیده
از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر خواص مکانیکی پلیمر تقویت‌شده با نانولوله کربن، ابعاد نانولوله کربن و وجود ناحیه فاز واسط است که به سبب ساختار نانولوله تشکیل می‌گردد. در این پژوهش، روش تحلیلی جدیدی برای تعیین مدول پلیمر حاوی نانولوله کربن ارائه شده است. این تحقیق با در نظر گرفتن ساختار نانولوله کربن، ابعاد (قطر و طول نانولوله) و ناحیه فاز واسط به محاسبه مدول الاستیسیته نانوکامپوزیت می‌پردازد. مدل جدید ارائه شده با استفاده از روابط الاستیسیته، نانولوله کربن را به صورت تک‌رشته توپر با خواص ایزوتروپ عرضی معادل‌سازی نموده و در ادامه ناحیه فاز واسط بین نانولوله کربن و ماتریس که دارای پیوند واندروالس است را با روابط مکانیک محیط پیوسته، به صورت یک محیط مادی ایزوتروپ در نظر می‌گیرد. با در نظر گرفتن یک المان حجمی، یک تک‌رشته معادل ارائه می‌شود و با استفاده از رابطه هالپین-تسای و کویان مدول نانوکامپوزیت محاسبه می‌گردد. نتایج حاصل از این روش جدید، مطابقت بسیار مناسبی با داده‌های آزمایشگاهی متنوع را نشان می‌دهد. مزیت این مدل جدید آن است که برخلاف بسیاری از مدل‌های ارائه شده، نه تنها از روابط و مدلسازی‌های پیچیده استفاده نکرده، بلکه به کمک روابط الاستیسیته با سرعت بسیار بالایی به نتایجی با دقت بسیار مناسب می‌رسد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Micromechanical model to evaluate the effects of dimensions and interphase region on the elastic modulus of CNT/polymer composites

نویسندگان English

Mahmood shokrieh 1
sayyed mostafa mahdavi 2
1 Prof
2 student
چکیده English

Carbon Nanotube (CNT) dimensions and interphase region are the important parameters that affect on the mechanical behavior of CNT/Polymer composites. In this study, a new analytical model is established to predict the modulus of these structures. Considering the influence of CNT dimensions (diameter and length) an interphase region, the elastic modulus of nanocomposite is determined. In this new model, a nanotube with hollow cylindrical structure is modeled as a transversely isotropic solid nano-fiber. Moreover, interphase region and its van-der Waals interaction is simulated as an isotropic hollow cylindrical solid that its mechanical properties is derived using the continuum mechanics. To predict the modulus of nano-composites, a representative volume element (RVE) containing a transversely isotropic solid nano-fiber, isotropic solid interphase region and the matrix is employed using Halpin-Tsai model. Finally, the results of the proposed analytical model are compared with various available experimental results. The proposed model is simple and the results obtained by the model are in good agreement with available experimental results.

کلیدواژه‌ها English

Carbon nanotube
Nano-Composites
Micromechanical model
Interphase Region
Elastic modulus