تحلیل خواص مکانیکی نانولوله های کربنی باروش المان محدود

کمانش نانولوله های کربنی تاثیر زیادی بر خواص الکتریکی و فیزیکی آن ها می گذارد. نا نولوله های کربنی به دو صورت دچار کمانش محوری می شوند. اگر نسبت طول به قطر زیاد باشد کمانش ستونی و در غیر این صورت کمانش پوسته ای اتفاق می افتد.در این بررسی از مکانیک سازه ای برای تعیین کمانش محوری نانولوله های کربنی در دو نوع زیگزاگ و آرمچیر استفاده شده است. در مکانیک سازه ای هر اتم را یک گره در نظر گرفته و از المان های قاب برای اتصالات اتم ها استفاده می شود. با ایجاد رابطه بین انرژی مکانیک مولکولی و انرژی مکانیک سازه ای می توانیم مدول الاستیسته و شعاع متناظر برای هر المان را با توجه روابط موجود به هر المان نسبت دهیم. در این بررسی از نرم افزار ansys و حل غیر خطی نیوتن-رافسون به منظور افزایش دقت استفاده شده است. به منظور تعیین کمانش گره های بالایی را تحت اثر نیرو قرار داده و با لحاظ کردن تغییر شکل های بزرگ در نرم افزار، نقطه ای را که سازه دچار کمانش شود از نمودار نیرو-تغییر مکان بدست آمده است. مقادیر نیروی کمانش در نا نولوله های آرمیچر و زیگزاگ در طول و قطرهای یکسان، به هم نزدیک است سپس با بدست آوردن مساحت مقطع عرضی نانولوله ها نمودار تنش-کرنش از روی نمودار نیرو-تغییر مکان رسم شده و مقدار مدول الاستیسیته از روی شیب نمودار تنش-کرنش برای نانولوله های آرمیچر و زیگزاگ بدست آمده است. با مدلسازی نانولوله ها در قطر و طول های مختلف و شرایط تکیه گاهی متفاوت ضریب طول موثر نانولوله ها با استفاده از فرمول اویلر بدست آمده است.