بررسی اثر زاویه کایرال بر کمانش محوری و پیچشی نانولوله های کربنی تک جداره به کمک روش اجزا محدود

در این پژوهش اثر زاویه کایرال بر رفتار کمانشی نانولوله‌های کربنی تک-جداره بررسی می‌شود. برای اینکه اثر زاویه کایرال مستقل از اثر اندازه بررسی گردد از هندسه‌هایی با طول و قطر برابر اما زاویه کایرال متفاوت استفاده شده است. برای مدل کردن پیوندهای شیمیایی بین اتم‌های کربن، انرژی پتانسیل تئوری مکانیک مولکولی با انرژی کرنشی ذخیره شده در یک تیر سه بعدی که اتصال بین دو اتم کربن را مدل می‌کند، برابر قرار داده‌ می‌شود. پس از تعیین خواص المان تیر جایگزین، مختصات گره‌ها (اتم‌های کربن) و المان‌ها به وسیله برنامه‌ای که در نرم افزار متلب تهیه شده است تعیین می‌شود. سپس به کمک نرم افزار انسیس اثر زاویه کایرال بر بار کمانش محوری و پیچشی، برای انواع ساختارها بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که در کمانش محوری، زاویه‌ی کایرال بر بار کمانشی چندان تاثیر ندارد اما در حالت بارگذاری پیچشی زاویه‌ی کایرال یک پارامتر تاثیرگذار است. نانولوله‌ با زاویه‌ی کایرال 11/19 درجه بیشترین مقدار گشتاور بحرانی را دارد. در حالت بارگذاری پیچشی پادساعت-گرد، نانولوله با زاویه‌ی کایرال 64/9 درجه کمترین مقدار گشتاور بحرانی را دارد. هم‌چنین در حالت پیچشی جهت پیچش نیز مهم است به طوری که برای ساختارهایی با زاویه کایرال 48/15 درجه اختلاف بین حالت ساعت‌گرد و پادساعت‌گرد به بیشترین مقدار خود می‌رسد.