12229

شبيه سازي رفتار مكانيكي نانوكامپوزيتهاي پليمري با توزيع تصادفي پركننده ها

1399

محمود مهرداد شكريه

در اين پژوهش به ارزيابي و بررسي روش‌هاي مختلف در حوزه مدل‌سازي در مقياس هاي مختلف و ارزيابي روش هاي مختلف در زمينه ي پيش‌بيني خواص نانو كامپوزيت ها پرداخته مي‌شود.همچنين به بررسي تحقيقات انجام شده در زمينه روش‌هاي تك مقياسي و چند مقياسي و شبيه‌سازي هاي اجزا محدود و ديناميك مولكولي پرداخته شده است و به بيان آشنايي با انواع كامپوزيت ها پرداخته مي‌شود و در ادامه روش‌هاي ساخت نانو كامپوزيت‌ها مورد بررسي قرار خواهد گرفت. همچنين شبيه‌سازي تقويت كننده‌هاي نانو در مواد كامپوزيتي به طور كلي مورد بررسي قرار مي‌گيرد و شبيه‌سازي در سطح ميكرو و ماكرو مطالعه مي‌شود.و همچنين به بررسي معادلات فرم بسته (closed-form equation) به منظور پيش بيني خواص ماده پرداخته مي‌شود. براي به دست آوردن خواص مكانيكي مواد دو روش اصلي وجود دارد؛ آزمايش تجربي و شبيه‌سازي ماده در مقياس‌هاي پايين‌تر. در گذشته، به دليل محدوديت امكانات سخت‌افزاري و روش‌هاي شبيه‌سازي مورداطمينان در مقياس‌هاي مولكولي و مسو، عمدتاً از روش‌هاي تجربي براي استخراج خواص ماده استفاده مي‌شد. اين موضوع محققان را با محدوديت‌هايي مواجه مي‌كرد؛ اول اينكه انجام آزمايش‌هاي تجربي نياز به تجهيزات آزمايشگاهي نسبتاً پيشرفته و گران‌قيمت دارد. دوم اينكه براي انجام آزمايش، بايد نمونه‌اي از ماده موردنظر با شرايط خاص مطابق استانداردهاي موجود ساخته شود كه اين امر پرهزينه و زمان‌بر مي‌باشد. محدوديت ديگر را مي‌توان اين‌گونه عنوان كرد كه در بسياري از موارد هدف از تحقيقات، امكان‌سنجي استفاده از مواد در شرايط مختلف است و اينجاست كه اهميت روش‌هاي شبيه‌سازي آشكار مي‌شود. استفاده از روش‌هاي تجربي با محدوديت‌هايي نظير مشكلات ساخت و هزينه‌هاي فراوان مواجه بوده و به همين دليل شاهد گسترش روزافزون استفاده از روش‌هاي شبيه‌سازي مقياس مولكولي در مطالعه خواص و رفتار اين مواد هستيم. نانوذرات تقويت‌كننده زمينههاي پليمري معمولاً به‌صورت كاملاً تصادفي در محيط تقويت شونده توزيع مي‌شوند. اين توزيع تصادفي نانوذرات در محيط زمينه سبب مي شود كه نانوكامپوزيت داراي خواص ايزوتروپيك باشد. با استفاده از المان حجمي معرف يك نانوذره در درون محيط زمينه، ميتوان خواص مكانيكي اورتوتروپيك المان حجمي معرف را در راستاي طولي، عرضي و عمودي با استفاده از روش هاي اجزاء محدود و يا ديناميك مولكولي محاسبه نمود؛ اما براي محاسبه خواص مكانيكي نانوكامپوزيت با توزيع تصادفي نانوذرات نياز به استفاده از روشهاي ويژه اي است. هدف از انجام تحقيق حاضر بررسي مدل‌هاي شبيه سازي خواص مكانيكي نانوكامپوزيت هاي پليمري با توزيع تصادفي پركننده ها مي باشد. استفاده از نانو ذرات به‌منظور تقويت سازه¬هاي ساخته‌شده از پليمرها در صنايع مهم همچون صنعت هوايي كاربرد گسترده‌اي دارد. در تحقيق حاضر، هدف بررسي نانوكامپوزيت هاي پليمري با توزيع تصادفي پركننده ها بوده كه اين پركننده‌ها مي‌توان گرافن، نانو تيوب كربن و... باشد.

6/20/2021 12:00:00 AM

79408

1402/05/05

Simulation of mechanical behavior of polymer nanocomposites with random distribution of fillers

نانوذرات , نانوكامپوزيت پليمري , توزيع تصادفي , شبيه‌سازي

nano filler , Polymer nanocomposite , random distribution , Simulation