بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت سیمان مسلح شده با نانو لوله کربن با استفاده از مدلسازی چندمقیاسی

نانولوله کربنی، محصول لایه برداری شیمیایی گرافیت، به دلیل داشتن نسبت تصویر بالا، قابلیت پخش خوب در آب و خواص مکانیکی عالی، یک افزودنی مناسب برای استفاده به عنوان تقویت کننده نانو در مواد با پایه سیمانی است. در این پژوهش با استفاده از مدل سازی چند مقیاسی تاثیر درصدحجمی، ضریب منظری، جهت گیری و برهم کنش بین سطوح بر خواص مکانیکی نانو لوله های کربنی در ماتریس سیمانی بررسی شد. برای مدل سازی با نرم افزار آباکوس با درک مفهومی المان نماینده حجم از کدهای متلب توسعه یافته و پایتون استفاده شد. برای مشاهده رفتار بین فازی میان ماتریس و نانولوله، تئوری سطح چسبنده استفاده شد. همچنین، نتایج خروجی مدل سازی دینامیک مولکولی برای تعیین پارامتر های سطح چسبنده مورد استفاده قرار گرفت. مدل سازی در وضعیت های پیوند کامل و پیوند محدود بین دو فاز در ماتریس و با بارگذاری محوری فشاری انجام شد. نتایج برای مدل های بتن، بدون تقویت کننده و با ۵/۰، ۰/۱ و ۵/۱ درصد حجمی مسلح کننده ی نانولوله کربنی و با دو ضریب منظر ۱۰ و ۲۰ بررسی گردید. جهت شناسایی اثربخشی جهت گیری، سه وضعیت جهت گیری تقویت کننده، موازی نیرو، عمود برنیرو و رندوم شبیه سازی گردید. نتایج نشان داد با افزایش درصد حجمی تقویت کننده، استحکام مکانیکی و چقرمگی بهبود یافت. افزایش ضریب منظر از ۱۰ به ۲۰، افزایش تنش حدالاستیک و اصلاح رفتار پلاستیک در ماتریس را به همراه داشت. ضمنا تغییر در مدل رفتاری پیوند، از پیوندکامل به محدود، بین ۳ تا ۶ درصد کاهش در مقاومت مدل های با ۵/۰ و ۰/۱ درصد الیاف ایجاد نمود.

کلیدواژه ها:

نانولوله کربنی ، مدل سازی چند مقیاسی ، دینامیک مولکولی ، المان نماینده حجم