تعیین مدول الاستیسیته طولی نانولوله های کربنی

امروزه شبیه سازی های عددی به عنوان ابزاری قدرتمند برای پیش بینی خواص مکانیکی نانولوله های کربنی شناخته شده اند. روش مدلسازی محیط پیوسته معادل یکی از پیشرفته ترین تکنیک های محیط پیوسته است. در این پژوهش به مدلسازی و تحلیل ساختارهای مختلفی از نانولوله های کربنی برای بررسی رفتار آنها تحت بار کشش محوری با استفاده از روش محیط پیوسته معادل پرداخته می شود. بدین منظور، بر اساس تساوی انرژی پتانسیل ناشی از برهم کنش های بین اتمی با انرژی کرنشی المان تیر، خواص المان تیر جایگزین برای پیوندهای کووالانت کربن-کربن محاسبه می شود. سپس با انجام تحلیل عددی اجزای محدود، تأثیر پارامترهای هندسی شامل قطر، طول و زاویه کایرال بر مدول الاستیسیته انواع ساختارها شامل آرمچیر، زیگزاگ و کایرال بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش قطر و طول به یک مقدار مشخص، تاثیر این پارامترها بر رفتار کششی نانولوله ها حذف خواهد شد و تنها عامل تأثیرگذار بر روی مدول الاستیسیته نانولوله ها، زاویه کایرال آنها می باشد. در نهایت با نرمالیزه کردن مقادیر مدول الاستیسیته، رابطه ای مناسب برای تعیین این پارامتر برای انواع نانولوله ها بر حسب زاویه کایرال آنها استخراج می شود.

کلیدواژه ها:

نانولوله کربنی ، شبیه سازی اجزای محدود ، بارگذاری کششی ، مدلسازی محیط پیوسته معادل