بررسی نظری و تجربی استحکام رشته نانوکامپوزیتی

در این مقاله به بررسی استحکام رشته تولید شده به روش اکستروژن پرداخته می‌شود. برای این منظور نمونه‌های آزمایشگاهی با استفاده از absو نانولوله‌کربن با فرآیند ساخت ذوب رشته تولید شد. ابتدا، با ترکیب ذرات نانو و abs، رشته نانوکامپوزیتی تولید و استحکام آن اندازه گیری‌ می‌شود. به منظور پیش‌بینی استحکام رشته، مدل چندمقیاسی مناسب توسعه داده شد. مدل مذکور از مقیاس مایکرو آغاز می‌گردد و پس از گذار از مقیاس میانی مسو به مقیاس نهایی مکرو ختم می‌گردد. برای هر مقیاس، المان حجمی معرف مناسب تعریف و استحکام آن پیش‌بینی شده است. در این تحقیق، دو پارامتر طول و جهت گیری نانولوله کربن در مقیاس مایکرو و توزیع یا تفرق نانولوله کربن، در مقیاس مسو بررسی شده‌است. در نهایت در مقیاس ماکرو به کمک الگوریتم ژنتیک استحکام نهایی رشته محاسبه شده است. در این پژوهش استحکام نانو کامپوزیت با دو کسروزنی 0.1 و 0.5 درصد محاسبه گردید و مشاهده شد که استحکام نهایی نانو کامپوزیت با کسر وزنی 0.1 و 0.5 درصد به ترتیب 14 و 20درصد افزایش یافتند و همچنین مقادیر به دست آمده از آزمون کشش همخوانی بسیار خوبی با نتایج بدست آمده از مدلسازی عددی داشتند.

theoretical and experimental investigation of nanocomposite filament strength

in this article, the strength of the filament produced by the extrusion method has been investigated. for this purpose, testing samples were produced using abs and carbon nanotubes as printable nanocomposite filaments in 3d printer. carbon nanotubes were incorporated into abs, and nanocomposite filaments were produced and their strengths were measured. in order to predict the strength of a nanocomposite filament, a suitable multi-scale model was developed. this model started from the microscale and after passing the in-between scale of meso, ended at the macroscale. for each scale, a suitable and separate representative volume element was defined, and its strength was predicted. two parameters, cnt length and orientation, were captured at the microscale, and cnt agglomeration was taken into account at the mesoscale. finally, at the macroscale, the strength of the nanocomposite filament was estimated using a genetic algorithm. in this study, the strength of the nanocomposite was calculated with two weight fractions of 0.1% and 0.5%, and it was observed that the final strength of the nanocomposite with weight fractions of 0.1% and 0.5% increased by 14% and 20%, respectively. the outputs of the modeling procedure were in very good agreement with experimental observations.