5264

06 - 556 مكانيك

مدل سازي سفتي نانو كامپوزيت گرافن ابوكسي به روش عددي

كارشناسي

مكانيك

1394

دكتر شكريه

محمد سيفي

هدف از اجراي اين پروژه به كارگيري روش هاي مدل سازي عددي و تحليلي به منظور شبيه سازي نانو صفحات گرافن با توزيع تصادفي در رزين اپوكسي و بهبود خواص مكانيكي رزين مي باشد. در اين پژوهش بر خلاف تحقيقات پيشين، رزين به صورت محيطي كاملا پيوسته مدل شده است. ابتدا با استفاده از مبحث مكانيك محيط پيوسته و بكارگيري تيرِ ساختاري معادل براي شبيه سازي نيروهاي بين اتمي حاصل از پيوند كووالانس بين اتم هاي كربن – كربن، خواص الاستيك تك لايه گرافن استخراج شده و با نتايج مدل سازي هاي ديناميك مولكولي موجود مقايسه گشته است. در اين تحقيق فاز واسط بين گرافن و رزين اطراف كه نقش بسيار ويژه و حائز اهميتي در انتقال بار از محيط رزين به گرافن و در نتيجه خواص نهايي كامپوزيت ايفا مي نمايد، از پيوند هاي ضعيف واندروالس تشكيل شده كه براي مدل كردن آن از المان هاي فنر غير خطي استفاده شده و محيط فاز ماتريس نيز بصورت يك محيط كامل و پيوسته در نظر گرفته شده است. همچنين تاثير توزيع تصادفي صفحات گرافن درون محيط رزين، توسط روابط مايكرومكانيك بر روي نتايج مدلسازي در نظر گرفته شده است. براي بدست آوردن سفتي نانوكامپوزيت، مدلسازي به ترتيب از فضاي مكرو به مسو، مايكرو و نانو انجام شده است. نقطه شروع مدل سازي در مقياس نانو مي باشد. در اين مقياس بر هم كنش بين اتمي، وضعيت پيوند اتمي، قطر، طول و آرايش پيكربندي صفحه گرافن مد نظر است. خروجي مقياس مذكور، خواص مكانيكي صفحه گرافن به صورت منفرد خواهد بود. در مقياس مايكرو نيز صفحه گرافن به همراه رزين احاطه كننده آن و بر هم كنش بين اين دو محيط مورد بررسي قرار خواهد گرفت. در اين مقياس كيفيت پيوند در فاز واسط بين صفحه گرافن و رزين اطراف مورد توجه قرار مي گيرد كه اين پديده روي انتقال بار از محيط رزين به صفحه گرافن تاثيري اساسي دارد. چندين ساختار مختلف المان حجمي معرف حاوي تك لايه گرافن محصور در محيط اپوكسي در نرم افزار مدل شده و سفتي طولي، عرضي و در جهت ضخامت المان حجمي معرف نانو كامپوزيت بدست آورده شده است. در سطح مسو نحوه توزيع صفحات گرافن درون محيط پليمري مورد توجه قرار گرفته و در انتها به وسيله روابط مايكرومكانيك در فضاي مكرو، سفتي نانوكامپوزيت با توزيع تصادفي گرافن بدست آورده مي شود. و نهايتا سفتي بدست آمده از مدل سازي محيط پيوسته با نتايج تجربي موجود در پژوهش هاي پيشين مقايسه و بررسي

گرافن، نانوكامپوزيت، مكانيك محيط پيوسته، ديناميك مولكولي و المان حجمي معرف