10635

10635

مدلسازي تحليلي و عددي سفتي نانوكامپوزيت‌هاي گرافن/اپوكسي با توزيع تصادفي

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي

شهريورماه 1391

شهريورماه 1391

دكتر محمودمهرداد شكريه

دكتر سيدمجيد هاشميان زاده

هدف از اين پژوهش، مدلسازي تحليلي و عددي سفتي نانوكامپوزيت‌هاي گرافن/اپوكسي با توزيع تصادفي نانوذرات مي‌باشد. در ابتدا سفتي تك لايه گرافن توسط روش مكانيك محيط پيوسته و در نظر گرفتن المان هاي تير براي پيوندهاي كربن-كربن محاسبه شده و تاثير عوامل گوناگون بر روي مدلسازي تشريح گشته است. سپس از روش ديناميك مولكولي براي مدلسازي استفاده شده و تك لايه گرافن توسط نرم افزار ديناميك مولكولي مدل گشته، سفتي آن محاسبه شده و با نتايج سفتي حاصل از روش مكانيك محيط پيوسته مقايسه شده است. سفتي پليمر اپوكسي نيز از طريق مدلسازي ديناميك مولكولي محاسبه و نتايج آن با نتايج حاصل از آزمايش مطابقت داده شد. در ادامه مدلسازي سفتي نانوكامپوزيت‌ گرافن/اپوكسي توسط ديناميك مولكولي انجام شده است. در اين تحقيق فاز واسط بين گرافن و رزين اطراف بصورت پيوندهاي ضعيف واندروالس در نظر گرفته شده و محيط فاز ماتريس نيز بصورت زنجيره هاي پليمر مدل شده است. براي بدست آوردن سفتي نانوكامپوزيت، به ترتيب از فضاي مكرو به مسو، مايكرو و نانو وارد شده و نقطه شروع مدلسازي در سطح نانو مي باشد. در اين سطح برهم كنش بين اتمي، وضعيت پيوند اتمي، قطر، طول و آرايش پيكربندي صفحه گرافن مدنظر است. خروجي سطح مذكور، خواص مكانيكي صفحه گرافن به صورت منفرد است. در سطح مايكرو صفحه گرافن به همراه رزين احاطه كننده آن و برهم كنش بين اين دو محيط مورد بررسي قرار گرفت. در اين سطح 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 تاثيرگذار است. 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 نانوكامپوزيت 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 به فضاي مكرو رفته و سفتي توده نانوكامپوزيت با توزيع تصادفي گرافن بدست آورده مي‌شود. براي اعتبار سنجي نتايج حاصل از مدلسازي ديناميك مولكولي، سفتي نمونه هاي نانوكامپوزيت گرافن/اپوكسي از طريق آزمايش نيز بدست آورده شده و با نتايج مدلسازي مقايسه و بررسي گشته است. واژه‌هاي كليدي: گرافن، نانوكامپوزيت، مكانيك محيط پيوسته، ديناميك مولكولي، سفتي و المان حجمي معرف