مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعیین محدوده مدول الاستیک نانوکامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با نانولوله‌های کربنی به روش تحلیلی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات
2 دانشجوی کارشناسی ارشد هوافضا دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات
چکیده
روش‌های تحلیلی و المان محدود موجود مقدار مدول الاستیک نانوکامپوزیت‌ها را بیشتر از مقادیر حاصل از آزمایش تعیین می‌کنند. در این مقاله یک مدل تئوری تمام پیوسته جهت تعیین یک باند بالا و پایین با تغییرات کم از مدول الاستیسیته برای نانوکامپوزیت‌های پلیمری ارائه شده‌است به گونه‌ای که نتایج آزمایشگاهی همواره در این محدوده قرار بگیرند. بدین منظور معادلات الاستیسیته حاکم بر رفتار زمینه‌ و تقویت کننده در نانوکامپوزیت در مختصات استوانهای با استفاده از تئوری عقب افتادگی برشی برای یک المان حجمی در حالت اتصال کامل دو فاز حل و مدول الاستیک محاسبه شده است. سپس با استفاده از مدلسازی المان محدود به کمک نرم‌افزار ANSYS، مدول الاستیک حالت‌های اتصال کامل و گسستگی بین دو فاز محاسبه شده و نتایج با مقادیر تحلیلی مقایسه شده‌اند که صحت مدلسازی تحلیلی را تایید می‌کند. جهت اطمینان از صحت نتایج مدل معرفی شده برای تعیین مدول الاستیک در حالات ذکر شده فوق نتایج بدست آمده، با نتایج روش آزمایشگاهی دیگر محققین مورد مقایسه قرار گرفته‌اند که در تمامی آنها مدول الاستیک آزمایشگاهی در محدوده بین باند بالا و پایین تعیین شده بوسیله معادلات تحلیلی و مدل المان محدود قرار دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Prediction a Range for Elastic Modulus of CNT Reinforced Polymer Composites using Analytical Method

نویسندگان English

Mehdi Mondali 1
Mahmoudreza Yousefi 2
1 Assistant Professor, Mechanical & Aerospace Engineering Faculty, SRBIAU
چکیده English

Analytical and finite element models predict the elastic modulus of CNT-polymer nanocomposites greater than experimental results. This paper presents a theoretical full continuum model to define the upper and lower thresholds with small variations for elastic modulus in polymer nanocomposites, which the experimental results always place between these thresholds. For this purpose, the governing elasticity equations in polar coordinates have been solved for nanocomposite representative volume element (RVE) with shear-lag model by assuming perfect bond condition between CNT and matrix. In addition, the nanocomposite elastic modulus in perfect bond and debonding conditions between nanotube and matrix is calculated using finite element method in ANSYS software which confirms the accuracy of theoretical results. Also the obtained analytical and FEM results are compared with available experimental results, which indicates that the value of experimental results is always between the upper and lower thresholds of analytical and FEM results.finally by surveying the axial and von-mises stress in the matrix region, the new way for defining the elastic modulus of new nanocomposites with analytical method is proposed here which reduce the cost of experimental research.

کلیدواژه‌ها English

Elastic modulus
Nanocomposite
Shear-lag model
Finite element model
Carbon nanotube