شبيه سازي عددي رفتار مكانيكي نانو لوله هاي كربني

چكيده فارسي :

چكيده نانو لوله¬هاي كربني موادي با ساختار نانو مي¬باشند كه در سال¬هاي اخير به وفور مورد توجه دانشمندان و پژوهشگران قرار گرفته است. خواص اعجاب انگيز مكانيكي, حرارتي و الكتريكي آنها را بسيار براي كاربردهاي صنعتي و نظامي مطلوب ساخته است. بنابراين شناخت خواص مكانيكي, مكانيزم¬هاي تغيير شكل و رفتار حرارتي به شدت حائز اهميت است. ساخت و بررسي نانو لوله¬هاي كربني به صورت آزمايشگاهي در مقياس نانو علاوه بر پيچيده و پر هزينه بودن از كيفيت و دقت مطلوب نيز برخوردار نمي-باشد. از اين رو شبيه سازي¬هاي عددي با استفاده از نرم افزارهاي كامپيوتري نقش بسيار موثري در مطالعه خواص مكانيكي نانو لوله¬هاي كربني دارد. يكي از روش¬هاي بسيار پركاربرد شبيه سازي¬هاي كامپيوتري در مقياس نانو, شبيه سازي به وسيله روش المان محدود مي¬باشد كه فيزيك مسله را با فرضياتي شبيه سازي مي¬كند و به مطالعه رفتار آن مي¬پردازد. اهداف اين پژوهش شبيه سازي المان محدود نانو لوله¬هاي كربني زيگزاگ و آرم چير و بررسي تغيير رفتار در طي اعمال بارگذاري¬هاي محوري, خمشي و پيچشي مي¬باشد. بدين منظور نانو لوله¬هاي كربني زيگزاگ و آرم چير با طول كم براي بررسي تغييرات مدول يانگ محوري, مدول خمشي و مدول پيچشي شبيه سازي شدند و اثر تغيير طول و همچنين نسبت طول بر قطر بر مدول¬هاي ياد شده سنجيده شد. همچنين رفتار هدايت حرارتي نانو لوله و اثر طول بر آن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه در طول¬هاي كم نانو لوله به دليل اثرات تكيه گاه مدول¬هاي يانگ محوري, خمشي و پيچشي افت پيدا مي¬كنند. هچنين نتايج حاكي از آن هستند كه با افزايش طول نانو لوله از مقدار مدول يانگ محوري كاسته مي¬شود. افزايش طول باعث افزايش در مدول خمشي و مدول پيچشي مي¬شود. با افزايش بيشتر طول مدول پيچشي به مقدار GPa0.5 همگرا و غير وابسته به طول مي¬شود. همچنين مطابق نتايج با افزايش طول تغييرات در مدول از بين مي¬رود. نتايج نشان دادند كه ضريب هدايت حرارتي وابسته به طول مسير آزاد براي حركت فنون¬ها است و با افزايش طول نانو لوله تا رسيدن به طول كامل مسير آزاد ضريب هدايت حرارتي افزايش مي¬يابد و بعد از رسيدن به طول مسير آزاد براي حركت فنون, ضريب هدايت حرارتي نسبت به طول نانو لوله غير وابسته مي¬شود. نتايج حاصله براي كاربرد نانو لوله¬هاي كربني به عنوان فيبرهاي تقويت كننده در كامپوزيت¬ها بسيار مفيد مي¬باشد.

وكيلي، علي

شبيه سازي عددي رفتار مكانيكي نانو لوله هاي كربني

شبيه سازي المان محدود , نانو لوله هاي كربني زيگزاگ , آرم چير , مدول يانگ محوري , مدول خمشي , مدول پيچشي , ضريب هدايت حرارتي , افزايش طول