حصول ویژگی های خاص مواد کامپوزیت، به عنوان یکی از کاربردی ترین زمینه ها در انقلاب فناوری نانو، ناشی از وجود مولفه هایی در حد نانو در سیستم آن ها می باشد. نوع نانو ذرات پرکننده کامپوزیت و نوع پلیمر مولفه زمینه آن عوامل بسیار تاثیر گذار در خواص نهایی کامپوزیت می باشند. در این تحقیق، با شناخت کافی و ارایه توجیهات مناسب، نوع ویژه ای نانو خاک رس و پلی یورتان به عنوان پرکننده و زمینه انتخاب شده اند. جهت شناسایی مواد مناسب آزمایشات فراکنی اشعه ایکس ویسکومتری استفاده شده است. با توجه به پیچیدگی ها و هزینه های زیاد آزمایشات و نتایج تجربی تکنیک های مدلسازی برای محاسبه خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های پلیمری مسیله ای مناسب برای این مواد پیشرفته و نو می باشند. با وجود روش های متنوع، در این تحقیق، روش های تحلیلی و عددی برای پیش بینی خواص استفاده شده اند. روش های مدل ویت، مدل ریوس، اشلبی رقیق، موری تاناکا، هالپین تسای، مدل خود سازی به عنوان روش های تحلیلی استفاده شده اند. در کنار مدل های به کار گرفته شده برای پیش بینی خواص مکانیکی نانوکامبوزیت ها، مدل مرزی نیز در این تحقیق برای اولین بار برای نانو کامپوزیت ها استفاده شد. مطابقت خوب این مدل با مدل های دیگر مناسب بودن این روش را نشان می دهد . روابط مربوط به ساختار تشکیلی نانو ذرات نیز ارایه شده اند. در این مدل ها اثرات پارامترهای درصد حجمی خاک رس، نسبت منظری ذرات ونسبت مدول الاستیسیته ذرات به زمینه بر روی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت بررسی شده اند. مدل عددی ارایه شده در این تحقیق، مدل المان محدود می باشد. در این مدت اثرات رویهم رفتگی ذرات، فاصله افقی بین ذرات، طول ذرات و درصد حجمی خاک رس بر روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بررسی شده اند. نتایج حاصل از هر دو مدل باهم مقایسه می شوند و صحت نتایج با قیاس بین داده های تجربی و محاسبه شده نشان داده می شود، چند عامل محدود کننده استفاده از این پارامترهای موثر نیز مورد بررسی قرار گرفتند.