بررسي تاثير جهت‌گيري نانو‌ذرات بر استحكام كمانشي صفحات نانوكامپوزيتي پليمري تقويت شده با نانولوله‌ كربني و نانورس

در اين مقاله تاثير افزودن نانوذرات به ماده زمينه در بهبود استحكام كمانشي صفحات نانوكامپوزيتي پايه پليمري از طريق مدل‌سازي اجزا محدود بررسي شد. نانوذرات از دو جنس نانولوله‌هاي كربني و نانو‌رس با درصد‌هاي حجمي مختلف با توزيع تصادفي به ماده زمينه افزوده شد و خواص مكانيكي ماتريس تقويت شده از طريق شبيه‌سازي اجزا محدود به كمك المان نماينده حجم در نرم‌افزار آباكوس محاسبه گرديد. در ادامه با كدنويسي پايتون، نانولوله‌هاي كربني به‌صورت جهت‌دهي شده درون ماده زمينه توزيع گرديد و مدول يانگ موثر براي جهت‌هاي افقي و عمودي به صورت جداگانه به‌دست آمد. با داشتن خواص مكانيكي ماتريس تقويت شده، بررسي بار بحراني كمانش براي صفحات ساخته شده از نانوكامپوزيت‌هاي پايه پليمري از جنس اپوكسي و الياف تك جهته شيشه از طريق روش تحليل مقادير ويژه انجام شد. مقايسه نتايج حاصل از اين پژوهش با نتايج پژوهش‌هاي پيشين تطابق خوبي نشان داد. با افزودن نانوذرات افزايش بار بحراني كمانشي صفحه با افزايش درصد حجمي مشاهده گرديد. در حالتي كه الياف وجود دارند، هنگامي كه نانوذرات در راستاي الياف كه همان راستاي بارگذاري هست توزيع شدند، بار بحراني كمانش افزايش بيشتري نشان داد. در حالت بدون وجود الياف و تقويت صفحه پليمري خالص، در حالت جهت‌دهي طولي نانوذرات بار بحراني كمانشي در راستاي محوري 55.3% افزايش يافت، اما براي توزيع تصادفي افزايش به ميزان 14.2% بود. درنهايت مطالعه پارامتري بر اثر جهت‌گيري نانوذرات، نسبت منظري صفحه، بارگذاري در جهت عرضي صفحه، جنس و درصد حجمي نانوذرات بر بار بحراني كمانش صفحات پليمري صورت پذيرفت.