بررسی و مقایسه ضریب الاستیک نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی در روش های تحلیلی، اجزای محدود و فنرمعادل

با توجه به پیشرفت تکنولوژی و دانش بشری استفاده از نانومواد جهت مقاوم‌سازی رایج شده است. یکی از مشخصه‌های نانو و بخصوص نانولوله‌های کربنی ضریب الاستیک آنها می‌باشد که با روش‌های گوناگونی قابل محاسبه می‌باشد. روش‌های تحلیلی و اجزای محدود موجود، مقدار ضریب الاستیک نانوکامپوزیتها را بیشتر از مقادیر حاصل از نتایج آزمایشگاهی تعیین می‌کنند بدین منظور در این پژوهش ابتدا ضریب الاستیک بدست آمده در حالت اتصال کامل دو فاز و به روش تحلیلی و با استفاده از معادلات الاستیسیته حاکم بر رفتار زمینه و تقویت کننده ارائه شده است و در روش دیگر با استفاده از مدلسازی اجزای محدود به کمک نرم افزار ansys، ضریب الاستیک حالات اتصال کامل و نیمه گسسته بین دو فاز محاسبه گردیده و در ادامه نیز با استفاده از مدل پیشنهادی که استفاده از فنر و معادل‌سازی آنها با نانولوله کربنی و کامپوزیت در حالات اتصال کامل دو فاز و نیمه گسسته می‌باشد ضریب الاستیک جدید محاسبه شده‌است. لازم به ذکر است که در روش پیشنهادی با ارائه‌ی رابطه‌ی جدید، تنش برشی موجود میان نانولوله کربنی و ماتریس زمینه نیز در نظر گرفته شده‌است. در پایان جهت اطمینان از صحت نتایج بدست آمده در تمامی روش‌ها مقایسه‌ای بین نتایج بدست آمده و نتایج آزمایشگاهی ارائه شده توسط سایر محققین صورت گرفته است که در تمامی موارد ضریب الاستیک بدست آمده در روش فنرمعادل به نمونه آزمایشگاهی و مدلهای اجزای محدود نزدیک‌تر بوده است

Compare elastic modulus of nanocomposites reinforced with CNT in analytical methods, finite element and equivalent spring..

The available analytical and finite element methods set the values of elastic modulus of nanocomposites more than the values obtained from the test. In this thesis, a new linear and continuous analysis method is used to determine the best and most similar value of elastic modulus for polymer nanocomposites to laboratory value is provided. For this purpose, the governing elasticity equations in polar coordinates have been solved for nanocomposite representative volume element (RVE) with shearlag model by assuming perfect bond condition between CNT and matrix. Then, using the finite element modeling with Ansys software, elastic modulus of connectivity states of almost complete and half break between the two phases are calculated and finally the proposed new model that is modeling with spring in the states of almost complete connectivity and half break between the two phases are provided and elastic modulus is calculated. In this method, shear stress is also offering a new relationship between CNT and matrix areas that have been. To ensure the validity of the results of presented model to determine the elastic modulus, the obtained results are compared with laboratory method results of other researchers that in all cases the proposed elastic modulus is much closer to laboratory sample and finite element models and good agreement.