تحليل عددي خواص مكانيكي نانوكامپوزيت هاي متخلخل مزوپروس سيليكا و هيدروكسي آپاتيت- پلي پروپيلن

Numerical analysis of mechanical properties of mesoporous silica and hydroxyapatite-polypropylene nanocomposites

اين مقاله به بررسي عددي خواص مكانيكي پلي‌پروپيلن تقويت‌شده با يك درصد وزني از نانوذرات مزوپروس سيليكا، هيدروكسي آپاتيت، تركيب مزوپروس سيليكا و هيدروكسي آپاتيت مي‌پردازد. شبيه سازي عددي بر مبناي روش ماكرومكانيك ( روش محيط پيوسته) و براي توابع مختلف چگالي انرژي كرنشي شامل: مارلو، اگدن و وان دروالس، با استفاده از نرم‌افزار تجاري آباكوس انجام شده است. براي اين منظور رفتار هايپرالاستيك نانوكامپوزيت‌هاي متخلخل پليمري شامل: نانوكامپوزيت هاي مزوپروس سيليكا/ پلي پروپيلن، هيدروكسي آپاتيت/ پلي پروپيلن و نانو هيبريد مزوپروس سيليكا- هيدروكسي آپاتيت/ پلي پروپيلن تحت بارگذاري هاي كشش تك محوري، خمش سه نقطه اي و ضربه سرعت پايين بررسي شده است. به منظور تصديق نتايج عددي، مقادير بدست آمده از شبيه سازي خواص مكانيكي، با نتايج آزمون هاي عملي مشابه، مقايسه شده اند. نتايج شبيه سازي انجام شده تطابق بسيار خوبي را با نتايج تجربي نشان مي دهد و مدل مارلو نزديكترين پاسخ را نسبت به داده هاي آزمايشگاهي دارد.

This paper presents the numerical study on the mechanical properties of polypropylene (PP) reinforced with 1 wt.% (weight percentage) mesoporous silica (MCM-41), Hydroxy Apatite (HA) and the composite of MCM-41 and HA (MCM41-HA or MH) nanoparticles. Numerical simulation according to macromechanical method (continuum method) was performed for different form of Strain Energy Density Function containing: Marlow, Ogden and Van der Waals using the commercial software ABAQUS/CAE. In this research the hyperelastic behavior of porous polymeric nanocomposits containing: mesoporous silica/ polypropylene (PMCM), hydroxyapatite/polypropylene (PHA) nanocomposites and mesoporous silica- hydroxyapatite /polypropylene (PMH) nanohybrid in the uniaxial tensile test, three point bending test and Izod impact test were studied. In order to verify the numerical results, values obtained from the simulation of mechanical properties were compared With similar functional tests. The performed simulation results are in good accordance with the experimental data and the Marlow model has the best agreement with results of experiment.