مدل سازی چند مقیاسی نانوکامپوزیت هیبریدی، با استفاده از روش‌های دینامیک مولکولی، میکرومکانیک و المان محدود

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 نویسنده مسئول، استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، اصفهان، ایران

چکیده

در این پژوهش، مدل سازی چند مقیاسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت هیبریدی، با زمینه اپوکسی و تقویت کننده ­های نانولوله کربنی تک جداره و نانوذره کربن (الماس)، ارایه شده است. در این مدل سازی، در مقیاس نانو، از روش دینامیک مولکولی و در مقیاس میکرو و ماکرو، با در نظر گرفتن تاثیر فاز میانی، از روابط تحلیلی میکرومکانیک و شبیه سازی المان محدود، به صورت جداگانه، استفاده شده است. انطباق خوبی بین نتایج این دو روش مشاهده شد. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که استفاده همزمان از نانوتقویت کننده ­های کربنی نانولوله و نانوذره، نانوکامپوزیت هیبرید، خواص مطلوب تری را به دنبال دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sallal, H.A., Abdul-Hamead, A.A., and Othman, F.M., "Effect of Nano Powder (Al2o3-Cao) Addition on the Mechanical Properties of the Polymer Blend Matrix Composite", Defence Technology, Vol. 16, No. 2, pp. 425-431, (2020).
[2] Kiliç, H., and Yilmaz, D,. "Various Properties of Recycled Pet (rPET)/Organoclay Nanocomposite Fibres", Plastics, Rubber and Composites, Vol. 49(4), pp. 164-178, (2020).
[3] Kapoor, S., Goyal, M., and Jindal, P., "Effect of Functionalized Multi-walled Carbon Nanotubes on Thermal and Mechanical Properties of Acrylonitrile Butadiene Styrene Nanocomposite", Journal of Polymer Research, Vol. 27, No. 2, pp. 1-13, (2020).
[4] Navidfar, A., Sancak, A., Yildirim, K. B., and Trabzon, L., "A Study on Polyurethane Hybrid Nanocomposite Foams Reinforced with Multiwalled Carbon Nanotubes and Silica Nanoparticles", Polymer-Plastics Technology and Engineering, Vol. 57, No. 14, pp. 1463-1473, (2018).
[5] Ayatollahi, M.R., Shokrieh, M.M., Shadlou, S., Kefayati, A.R., and Chitsazzadeh, M., "Mechanical and Electrical Properties of Epoxy/Multi-walled Carbon Nanotube/Nanoclay Nanocomposites", Iranian Polymer Journal, Vol. 20, No. 10(136), pp. 835-843, (2011).
[6] Khodadadi, A., Haghighi, M., Golestanian, H., and Aghadavoudi, F., "Molecular Dynamics Simulation of Functional and Hybrid Epoxy Based Nanocomposites", Mechanics of Advanced Composite Structures, Vol. 7, No. 2, pp. 233-243, (2020).
[7] Sharma, S., Kumar, P., and Chandra, R., "Mechanical and Thermal Properties of Graphene-carbon Nanotube-reinforced Metal Matrix Composites: A Molecular Dynamics Study", Journal of Composite Materials, Vol. 51(23), pp. 3299-3313, (2016).
[8] Alasvand Zarasvand, K., and Golestanian, H., "Effects of Nanotube/Matrix Interface on Multi-walled Carbon Nanotube Reinforced Polymer Mechanical Properties", Mechanics of Advanced Composite Structures, Vol. 4, No. 3, pp. 211-223, (2017).
[9] Aghadavoudi, F., Golestanian, H., and Tadi Beni, Y., "Investigating the Effects of Cnt Aspect Ratio and Agglomeration on Elastic Constants of Crosslinked Polymer Nanocomposite using Multiscale Modeling", Polymer Composites, Vol. 39(12), pp. 4513-4523, (2017).
[10] Esbati, A.H., and Irani, S., "Multiscale Modeling of Fracture in Polymer Nanocomposite Reinforced by Intact and Functionalized Cnts", Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 4(1), pp. 35-46, (2017).
[11] Alian, A., El-Borgi, S., and Meguid, S., "Multiscale Modeling of the Effect of Waviness and Agglomeration of Cnts on the Elastic Properties of Nanocomposites", Computational Materials Science, Vol. 117, pp. 195-204, (2016).
[12] Kundalwal, S., and Kumar, S., "Multiscale Modeling of Stress Transfer in Continuous Microscale Fiber Reinforced Composites with Nano-engineered Interphase", Mechanics of Materials, Vol. 102, pp. 117-131, (2016).
[13] Odegard, G.M., Pipes, R.B., and Hubert, P., "Comparison of Two Models of Swcn Polymer Composites", Composites Science and Technology, Vol. 64, No. 7-8, pp. 1011-1020, (2004).
[14] Al Kassem, G., and Weichert, D., "Micromechanical Material Models for Polymer Composites through Advanced Numerical Simulation Techniques", Wiley Online Library, Vol. 9(1), pp. 413-414, (2010).
[15] Aghadavoudi, F., Golestanian, H., and Tadi Beni, Y., "Investigating the Effects of Resin Cross-linking Ratio on Mechanical Properties of Epoxy-based Nanocomposites using Molecular Dynamics", Polymer Composites, Vol. 38(S1), Special Issue: Nanocomposites, pp. E433-E442, (2016).
[16] Alian, A.R., Kundalwal, S.I., and Meguid, S.A., "Multiscale Modeling of Carbon Nanotube Epoxy Composites", Polymer, Vol. 70, pp. 149-160, (2015).
[17] Alasvand Zarasvand, K., and Golestanian, H., "Experimental and Numerical Determination of Compressive Mechanical Properties of Multi-walled Carbon Nanotube Reinforced Polymer", Journal of Polymer Engineering, Vol. 37, No. 4, (2017).
[18] Haghighi, M., Golestanian, H., and Aghadavoudi, F., "Determination of Mechanical Properties of Two-phase and Hybrid Nanocomposites: Experimental Determination and Multiscale Modeling", Journal of Polymer Engineering, Vol. 236(1), pp. 496-510, (2021).