بررسی عددی اثر نانولوله ‌های کربنی بر خواص مکانیکی و رفتار شکست نانوکامپوزیت پلیمری با استفاده از مدل الیاف ناپیوسته

استفاده از مدل‌ های تجربی و شبه تجربی برای مدل کردن خواص نانوکامپوزیت ‌ها به ‌منظور پیش ‌بینی خواص مکانیکی و شکست آن ها می ‌تواند به کاهش هزینه و زمان و طراحی بهینه آن ‌ها منجر شود. در این پژوهش به ‌منظور مدل ‌کردن خواص مکانیکی و رفتار شکست نانوکامپوزیت پلیمری تقویت شده با نانولوله ‌های کربنی در درصدهای حجمی 0.5 درصد، 0.75 درصد و 1 درصد از مدل الیاف ناپیوسته (کوتاه) استفاده شده است. مدل الیاف ناپیوسته در پژوهش‌ های پیشین برای مدل ‌کردن خواص کامپوزیت ‌ها با الیاف تقویت ‌کننده ناپیوسته در مقیاس ماکرو مورد استفاده قرار گرفته است که با توجه ‌به هندسه استوانه ‌ای ‌شکل نانولوله ‌ها، از این روش در کار حاضر استفاده شده است، همچنین با استفاده از این مدل و نیز مدل توزیع تصادفی نانولوله ‌ها در ماتریس اپوکسی شبیه ‌سازی اجزای محدود خواص مکانیکی و رفتار شکست در مقیاس نانو و مزو با بهره‌ گیری از برنامه ‌نویسی زبان پایتون انجام ‌گرفته است.

numerical investigation of the effect of carbon nanotubes on mechanical properties and fracture behavior of polymeric nanocomposite using discontinuous fiber model

the use of empirical and semi-empirical models to model the properties of nano composites to predict mechanical properties and failure leads to cost and time reduction and optimal design. in this study, discontinuous (short) fiber models were used to model the mechanical properties and fracture behavior of carbon nanotube reinforced polymer nanocomposites with volume fractions of 0.5%, 0.75%, and 1%. in previous studies, the discontinuous fiber model was used to determine the macro scale properties of composites reinforced with discontinuous fibers. in this study, a model that considers the geometric similarity between short fibers and nanotubes was used. using this model and the model of random distribution of nanotubes in the epoxy matrix, simulations were performed using the python programming language and the mechanical properties and fracture behavior were investigated at the nano and mesoscales.