پیش بینی خواص مکانیکی و رفتارکمانشی اتصالات نانولوله‌های کربنی تک‌جداره/نانوصفحات گرافنی با استفاده از روش المان محدود

در این مقاله مدل المان محدود اتمی برای مطالعه رفتار کمانشی و خواص مکانیکی نانولوله‌‌های کربنی تک‌جداره متصل به نانوصفحات گرافنی با شرایط تکیه‌گاهی مختلف به‌کار گرفته شده است. با در نظر گرفتن نانولوله‌ها به صورت سازه قاب فضایی، روش‌های مکانیک سازه‌ای کلاسیک می‌تواند برای مطالعه رفتارهای مکانیکی آن‌‌ها مورد استفاده قرار گیرد. برای مدل کردن پیوندها و اتم‌ها به ترتیب از المان‌های تیر و جرم استفاده می‌شود. به منظور تعیین خواص این المان‌های تیر از برابری مکانیک مولکولی و مکانیک سازه‌ای استفاده می‌شود. تحلیل حاضر اطلاعات سودمندی را در مورد قابلیت استفاده از مدل المان محدود در پیش‌بینی مدول الاستیسیته و نیروی کمانشی بحرانی اتصالات نانولوله‌های کربنی ارائه می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که در نسبت منظری مشخص (نسبت طول به شعاع نانولوله)، با افزایش طول نانولوله، نیروی کمانش بحرانی کاهش می‌یابد. در حالی که مدول الاستیسیته ثابت است. به علاوه، با افزایش نسبت منظری، نیروی کمانش بحرانی کاهش و مدول الاستیسیته افزایش کمی می‌یابد. مقدار نیروی کمانش بحرانی برای نانولوله تحت شرط مرزی گیردار-گیردار بیشتر از سایر شرایط مرزی است. در نهایت، ده شکل مود اول نانولوله­های صندلی و زیگزاگ در حالت یک‌طرفه و دو‌طرفه ترسیم شده و نشان داده می­شود که شکل مودهای نانولوله‌های صندلی و زیگزاگ تقریبا مشابه هستند.

کلیدواژه ها:

مدل‌سازی المان محدود ، اتصالات نانولوله‌های کربنی تک‌جداره ، نیروی کمانش بحرانی ، مدول الاستیسیته