تحليل تنش‌هاي پسماند حرارتي پليمر تقويت‌شده با نانولوله‌هاي كربني با استفاده از يك مدل ‌نيمه‌پيوسته متقارن چرخه‌اي

در اين پژوهش رفتار مكانيكي حرارتي پليمرهاي تقويت‌شده با نانولوله كربني ساده با استفاده از يك روش تحليلي مبتني بر مدل‌سازي مكانيك ‌نيمه‌پيوسته مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور يك المان حجمي نماينده از پليمر تقويت‌شده با نانولوله استوانه‌اي شكل با تقارن چرخه‌اي استفاده مي‌شود كه در آن تقويت‌كننده نانولوله در مقياس نانو و پليمر اطرافش به‌صورت محيط پيوسته مدل شده‌اند. واردنمودن شرايط متقارن چرخه‌اي در فرآيند حل مساله سبب هماهنگي هرچه بيشتر نتايج تحليلي با شرايط واقعي مي‌شود. فاز مياني بين نانولوله و پليمر نيز با تنش‌هاي بين سطحي و خواص مكانيكي برگرفته از اثر نيروهاي واندروالسي موثر بين اتم‌هاي نانولوله و پليمر مدل‌سازي مي‌شود. ‌به‌طور كلي تنش‌هاي پسماند حرارتي در نانوكامپوزيت‌هاي پليمري به‌دليل اختلاف قابل توجه بين ضريب انبساط پليمر و نانولوله به وجود مي‌آيد. در مقاله حاضر ابتدا مدل‌سازي ‌نيمه‌پيوسته توضيح داده شده است و سپس نقش برخي پارامترهاي موثر بر تنش‌هاي پسماند حرارتي نظير نسبت حجمي، نسبت منظري و دما مورد مطالعه قرار گرفته است. اگرچه بر اساس برخي از تحقيقات موجود درمقياس ماكرو به نظر مي‌رسد كه افزودن نانولوله‌ها به پليمر سبب كاهش ضريب انبساط نانوكامپوزيت و در نتيجه كاهش تنش‌هاي پسماند حرارتي آن خواهد بود، لكن نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه با انتخاب نامناسب برخي پارامترها نظير نسبت حجمي و منظري نانولوله و نيز تغيير دما، تنش‌هاي پسماند حرارتي بين نانولوله و پليمر زياد مي‌شود كه اين امر ‌مي‌تواند باعث تضعيف استحكام نهايي ماده پليمري شود.