بررسی رشد ترک در نانوکامپوزیت ها، مدلسازی و تحلیل آن

در این پایان نامه به بررسی اثر نانولوله کربن بر رشد ترک در نانوکامپوزیت پرداخته شده است. ابتدا روشی جدید برای مدلسازی نانولوله در انسیس ارائه، و خواص آن برای المان تیر براساس مدل لی و چو بیان گردید. نتایج مدول یانگ و برشی نانو لوله کربنی تطابق خوبی با کارهای گذشته داشت. همچنین بررسی شد که هرگونه تغییر شکل نانولوله، موجب کاهش مدول الاستیک آن می گردد. المان حجمی معرف (rve) نانوکامپوزیت با استفاده از تعریف المان فنر غیر خطی برای پیوندهای واندروالس بین نانو و ماتریس مدل گردید. روش چندمقیاسه کلی- محلی برای تحلیل ترک در مواد نانوکامپوزیت ارائه شد، که پس از طی چند مرحله از ابعاد ماکرو به ابعاد نانو می رسیم. جهت بررسی پارمترهای موثر بر افزایش مقاومت ترک متغییر های مختلفی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که درصد وزنی بالاتر نانولوله باعث افزایش چقرمگی شکست می گردد. بررسی ها با استفاده از روش چندمقیاسه در مدل rve نشان داد زمانیکه نانولوله عمود بر ترک قرار می گیرد، کمترین ضریب شدت تنش و بیشترین کارایی را در کنترل ترک خواهد داشت. در مدل rve با ثابت نگه داشتن طول و شعاع و تغییر کارالیتی ضریب شدت تنش دستخوش تغییر می شود. در یک درصد وزنی با افزایش طول و شعاع، ضریب شدت تنش نانوکامپوزیت کاهش می یاید. همچنین در مسئله دیگر مشخص شد که با اعمال بار مساوی، ضریب شدت تنش اپوکسی/ نانولوله کمتر از اپوکسی/هالوی سایت می باشد. علاوه بر این بررسی ضریب شدت تنش در مودهای شکست مختلف rve به طور مستقل نشان داد که با افزودن نانو به ماتریس در تمامی حالت ها ضریب شدت تنش کاهش یافته است. بنابراین با افزودن نانو، مقاومت ترک افزایش یافته و این افزایش در حالت های بازشدگی و پارگی قابل ملاحظه تر می باشد.