بررسي و مقايسه ضريب الاستيك نانو كامپوزيت هاي تقويت شده با نانو لوله هاي كربني در روش هاي تحليلي، اجزاي محدود و فنرمعادل

Compare Elastic Modulus of Nanocomposites Reinforced with CNT in Analytical Methods, Finite Element and Equivalent Spring

با توجه به پيشرفت تكنولوژي و دانش بشري استفاده از نانو مواد جهت مقاوم‌سازي رايج شده است. يكي از مشخصه‌هاي نانو و بخصوص نانو لوله‌هاي كربني ضريب الاستيك آنها مي‌باشد كه با روش‌هاي گوناگوني قابل محاسبه مي‌باشد. روش‌هاي تحليلي و اجزاي محدود موجود، مقدار ضريب الاستيك نانو كامپوزيتها را بيشتر از مقادير حاصل از نتايج آزمايشگاهي تعيين مي‌كنند بدين منظور در اين پژوهش ابتدا ضريب الاستيك بدست آمده در حالت اتصال كامل دو فاز و به روش تحليلي و با استفاده از معادلات الاستيسيته حاكم بر رفتار زمينه و تقويت كننده ارائه شده است و در روش ديگر با استفاده از مدلسازي اجزاي محدود به كمك نرم افزار Ansys، ضريب الاستيك حالات اتصال كامل و نيمه گسسته بين دو فاز محاسبه گرديده و در ادامه نيز با استفاده از مدل پيشنهادي كه استفاده از فنر و معادل‌سازي آنها با نانو لوله كربني و كامپوزيت در حالات اتصال كامل دو فاز و نيمه گسسته مي‌باشد ضريب الاستيك جديد محاسبه شده‌است. لازم به ذكر است كه در روش پيشنهادي با ارائه‌ي رابطه‌ي جديد، تنش برشي موجود ميان نانولوله كربني و ماتريس زمينه نيز در نظر گرفته شده‌است. در پايان جهت اطمينان از صحت نتايج بدست آمده در تمامي روش‌ها مقايسه‌اي بين نتايج بدست آمده و نتايج آزمايشگاهي ارائه شده توسط ساير محققين صورت گرفته است كه در تمامي موارد ضريب الاستيك بدست آمده در روش فنر معادل به نمونه آزمايشگاهي و مدلهاي اجزاي محدود نزديك‌تر بوده است

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 shear-lag 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.