مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل‌سازی میکرومکانیکی خواص موثر الاستیک نانوکامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی حاوی نانولوله‌ی کربن

نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
2 عضو هیأت علمی دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی
3 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
چکیده
در این پژوهش با استفاده از مدل میکرومکانیکی بر مبنای سلول واحد اثرات اندازه‌ی نانولوله کربنی بر خواص موثر الاستیک نانوکامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی بررسی می‌شود. این نوع نانوکامپوزیت هیبریدی از نانولوله کربنی، فیبر کربن، زمینه پلیمری و فاز میانی ناشی از برهمکنش غیر پیوندی واندروالس بین زمینه و نانولوله کربنی تشکیل می‌شود. ویژگی ساختاری جدید نانوکامپوزیت هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی بگونه‌ای است که نانولوله‌های کربنی همراستا بصورت شعاعی بر سطح فیبر کربن رشد داده شده‌اند. نانولوله‌ی کربنی و فیبر کربن بعنوان یک ماده ایزوتروپیک عرضی مدل می‌شوند در حالی که زمینه پلیمری و فاز میانی ایزوتروپ فرض می‌شوند. اثرات اندازه‌ی نانولوله کربنی بر رفتار کلی نانوکامپوزیت زمینه پلیمری، فیبر فازی کامپوزیتی و کامپوزیت هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد که اندازه‌ی نانولوله کربنی بر خواص موثر عرضی نانوکامپوزیت هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی دارای اهمیت بیشتری می‌باشد. فهمیده شد که خواص موثر عرضی نانوکامپوزیت هیبریدی با افزایش اندازه‌ی شعاع نانولوله کربنی بهبود می‌یابد. همچنین این مدل میکرومکانیکی بمنظور بررسی اثرات فاز میانی بر رفتار کلی نانوکامپوزیت زمینه پلیمری، فیبر فازی کامپوزیتی و کامپوزیت هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی بکار گرفته می‌شود. نتایج خواص موثر الاستیک بدست آمده با مدل میکرومکانیکی حاضر برای کامپوزیت هیبریدی تطابق بسیار خوبی با دیگر تحقیقات نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Micromechanical modeling of effective elastic properties of hybrid nanocomposites reinforced by fuzzy fiber containing carbon nanotubes

نویسندگان English

Mohammad Kazem Hassanzadeh-Aghdam 1
MohammadJavad Mahmoodi 2
Hooshang Barkhordari 3
1 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University,Tehran, Iran.
2 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
3 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده English

In this work, the effect of carbon nanotube (CNT) size on the effective elastic properties of a hybrid composite reinforced by fuzzy fiber is investigated using a unit cell-based micromechanical approach. This hybrid nanocomposite is composed of the CNT, carbon fiber, polymer matrix and interphase created due to the non-bonded van der Waals interactions between the CNTs and polymer. The novel constructional feature of this hybrid nanocomposite is that the uniformly aligned CNTs are radially grown on the surface of the horizontal carbon fibers. The CNT and carbon fiber are modeled as a transverse isotropic solid, while the interphase and polymer matrix are assumed to be isotropic. The influence of CNT size on the overall behavior of polymer matrix nanocomposite (PMNC), composite fuzzy fiber (CFF) and hybrid composite reinforced with fuzzy fiber is examined. Results show that size of CNT is more significant for the transverse effective properties of the hybrid nanocomposites reinforced with fuzzy fiber. It has been found that the transverse effective properties of hybrid nanocomposite are improved with increasing the CNT size. The micromechanical model is also used to examine the influence of interphase on the overall behavior of the PMNC, CFF and hybrid composite reinforced with fuzzy fiber. The effective elastic properties of the hybrid composite obtained by the present micromechanical model demonstrate very good agreement with those predicted by the other researches.

کلیدواژه‌ها English

Nanocomposite
Fuzzy Fiber
Carbon nanotube
Micromechanics
Effective Elastic Properties