کاربرد نانوپلیمرهای مهندسی پیشرفته در ارتقاء عملکرد کامپوزیت های ساختمانی سبک و مقاوم با تمرکز بر بهینه سازی جرم و تاب آوری سازه ای در برابر بارهای دینامیکی و عوامل محیطی

افزایش نیاز به مصالح ساختمانی سبک و در عین حال مستحکم، ضرورت بهره گیری از فناوری های نوین به ویژه در حوزه نانومواد را بیش از پیش آشکار ساخته است. در این پژوهش، با هدف بهینه سازی وزن، بهبود دوام و ارتقاء پاسخ سازه ای کامپوزیت ها از نانوپلیمرهای مهندسی پیشرفته شامل نانوسیلیکا، نانولوله های کربنی و نانوگرافن بهره گرفته شده است. روش تحقیق مبتنی بر ترکیب آزمایش های مکانیکی (کشش، فشارش، خمش و چقرمگی شکست) با شبیه سازی عددی المان محدود در نرم افزار ABAQUS بوده و بارگذاری های دینامیکی نیز در قالب تحلیل گذرای زمانی بررسی شده است. نتایج حاکی از ان است که افزودن نانوذرات موجب افزایش چشمگیر استحکام مکانیکی (تا ۷۵% در کشش و ۵۸% در فشار) بهبود رفتار شکست، کاهش جا به جایی ناشی از بارهای ضربه ای و افزایش فرکانس طبیعی سیستم شده است. همچنین تحلیل هزینه – کارایی نشان می دهد که افزودن ۷-۵% حجمی نانوپلیمرها، بهترین بازده مهندسی را در برابر هزینه تولید فراهم می سازد. این یافته ها نشان دهنده ظرفیت بالای نانوکامپوزیت ها در بهبود عملکرد سازه های عمرانی در شرایط پیچیده بارگذاری است.

کلیدواژه ها:

نانوکامپوزیت ، نانوسیلیکا ، نانولوله های کربنی ، شبیه سازی عددی ، رفتار دینامیکی ، سبک سازی سازه ای ، پایداری مکانیکی