تعیین خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی خمیده و طنابی

نانولوله های کربنی دارای خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی هستند که باعث می شود آن ها را به عنوان تقویت-کننده های ایده آل برای تقویت مواد پلیمری به کار برند. از طرف دیگر نانولوله ها به ندرت به صورت صاف در ماتریس قرار می گیرند و اغلب دارای خمیدگی هستند. خمیدگی نانولوله ها می تواند به گونه ای باشد که نانولوله در صفحه قرار گیرد و یا حتی دارای پیچ خارج از صفحه باشد. از همین رو در این پایان نامه به بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله مارپیچ و طنابی پرداخته می شود. برای رسیدن به این هدف از نرم افزارهای abaqus و catia و تئوری الاستیسیته برای مواد ناهمسان گرد بهره گرفته شده است. به منظور بررسی اثر خمیدگی بر میزان استحکام بخشی ماتریس از المان های حجمی نماینده ی مربعی سه بعدی استفاده می شود که با نانولوله های صاف، مارپیچ و طنابی تقویت شده اند. سپس تاثیر تغییر ضخامت جداره ی نانولوله صاف بر مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله صاف و تاثیر درصد حجمی و زاویه ی پیچش نانولوله مارپیچ بر مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله مارپیچ بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش درصد حجمی، مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت افزایش می یابد و با افزایش زاویه ی پیچش، مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت کاهش می یابد. علاوه براین برای بهره گیری از خواص فوق العاده ی نانولوله ها نیاز به درک مکانیزم انتقال تنش بین نانولوله و ماتریس است. برای رسیدن به این هدف یک لایه ی میانی ( سطح تماس ) بین نانولوله مارپیچ و ماتریس در نظر گرفته می شود که در ابتدا جنس ماتریس و لایه ی میانی یکسان است و به تدریج مدول یانگ لایه ی میانی افزایش یافته و تاثیر این افزایش مدول یانگ سطح تماس بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش مدول یانگ سطح تماس، مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت افزایش می یابد. در نهایت خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تقویت شده با نانوطناب محاسبه می شود.