مدل‌سازی عددی و بررسی تجربی رفتار کشسان – پلاستیک نانوکامپوزیت‌های Pa6/Nbr تقویت شده با نانولوله‌های ‌کربنی به کمک میکرومدل اجزای محدود

در این پژوهش، رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت‌های ساخته شده برپایه لاستیک گرمانرم پلی‌آمید 6 وکایوچوی آکریلونیتریل بوتادی‌ان (pa6/nbr) تقویت شده با نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره به‌طور نظری و تجربی بررسی شد. دو ترکیب 40 و %60 کایوچو همراه با سه ترکیب 5/0، 1 و %5/1 نانولوله برای ساخت نمونه‌ها انتخاب شدند. مدل‌سازی برپایه به‌کارگیری روش اجزای‌ حجمی نماینده دوبعدی انجام شد. محاسبات به روش اجزای محدود غیرخطی در محیط نرم‌افزار abaqus/standard انجام شد. از مدل‌های مکانیکی کشسان خطی و کشسان - پلاستیک با سخت‌شدگی همسان به ترتیب برای بیان رفتار مکانیکی نانولوله کربنی و ماتریس پلیمری استفاده شد. نمونه‌های واقعی نیز به‌طور هم‌زمان به روش اختلاط مذاب درون مخلوط‌کن داخلی ساخته شدند. داده‌های مربوط به این مدل‌ها از آزمون‌های تجربی مربوط معین شدند. مدل‌سازی به شکل دوبعدی تنش صفحه‌ای در دو حالت کششی و فشاری همراه با آرایش‌های مختلف برای نانولوله انجام شد. افزون بر این، دو حالت توپر و توخالی برای ذرات نانولوله درنظر گرفته شد. مقایسه بین مدول‌های کشسانی و نیز رفتار کشسان - پلاستیک پیش‌بینی شده به کمک مدل با نتایج تجربی به‌دست‌آمده از آزمون‌های کششی و فشاری روی نمونه‌های ساخته شده، حاکی از دقت زیاد و صحت مدل‌سازی است. در این پژوهش مشخص شد، آرایش ذرات نانولوله اتفاقی بوده و رفتار کشسان - پلاستیک نانوکامپوزیت نیز به شکل سخت‌شونده همسان است. همچنین نشان داده شد، اثر فصل مشترک بین ذرات نانولوله و ماتریس همراه با آرایش ذرات در بعد سوم منبع اصلی خطا در مدل است.