تحليل عملكرد نانو‌كامپوزيت ها در المان‌هاي سازه‌هاي دريايي

با توجه به كاربرد‌هاي سازه‌اي كامپوزيت‌هاي پليمري و نياز روز افزون بر افزايش بيشتر استحكام و سفتي اين نوع كامپوزيت‌ها، همچنين به علت وجود خواص منحصر به فرد نانو‌لوله‌هاي كربن (CNTs)، به بررسي امكان استفاده از نانو‌لوله‌هاي كربن، به‌عنوان تقويت‌كننده اضافه در يك كامپوزيت پليمري پرداخته شده است. در اين تحقيق، المان حجمي معرف (RVE) در درصدها و اندازه-هاي مختلف نانولوله‌كربني مورد بررسي و مطالعه قرار مي‌گيرد. ابتدا روابط تحليلي براي پيش‌بيني رفتار الاستيك يك المان حجمي معرف ارائه مي‌شود؛ سپس با مدل‌سازي المان در نرم افزار اجزاء محدود آباكوس (ABAQUS) رفتار مكانيكي آن مورد بررسي قرار مي‌گيرد. هدف اصلي اين تحقيق، مدلسازي و استخراج خواص مكانيكي الاستيك نانوكامپوزيت پليمري با زمينه رزين اپوكسي همراه با الياف كربن و شيشه به عنوان تقويت كننده نخست و نانولوله كربني به عنوان تقويت كننده دوم است. بارگذاري محوري و خمشي به‌صورت جابه‌جايي و دوران واحد، به المان اعمال مي‌گردد . نتايج نشان مي‌دهد كه سختي محوري و خمشي كامپوزيت تقويت شده با الياف شيشه و 5% نانولوله كربن (به ازاي شعاع داخلي 2 nm) به ترتيب به ميزان 83/8% و 244/9% افزايش مي‌يابد در حاليكه اين مقادير براي كامپوزيت تقويت شده با الياف كربن و با شرايط يكسان، به ترتيب 17.5% و 55% مي‌باشد. از طرف ديگر، افزايش ضخامت نانولوله كربن (كاهش ri) باعث افزايش قابل توجهي در مقادير مقاومت محوري و خمشي كامپوزيت تقويت شده با الياف شيشه و كربن مي‌شود.