بررسی اثرات شکل صفحات گرافن بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های گرافن / اپوکسی

خواص مکانیکی منحصر به فرد گرافن باعث شده است که از آن به عنوان تقویت کننده در مواد کامپوزیتی استفاده نمایند. شکل، کسر حجمی، نحوه توزیع صفحات گرافن و بسیاری پارامترهای دیگر بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت نقش بسیار زیادی دارند. در این پژوهش با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس، ابتدا برای بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده با صفحات گرافنی تخت به کمک المان حجمی نماینده سه بعدی مکعبی پرداخته شده است. در این روش المان حجمی مربعی شامل ماتریس و یک صفحه ی گرافنی تخت بدون در نظر گرفتن فاز میانی شبیه سازی شد. جهت شبیه سازی، حالت چسبندگی کامل میان زمینه و صفحه گرافن در نظر گرفته شد. خواص مکانیکی به دست آمده از شبیه سازی عددی با نتایج ارائه شده در منابع معتبر جهت صحت سنجی مدل های عددی انجام شد. سپس یک المان حجمی نماینده تقویت شده با گرافن سینوسی شکل تحلیل و خواص مکانیکی آن تعیین گردید. نتایج مدل های نانوکامپوزیت حاوی گرافن تخت و سینوسی شکل جهت تعیین اثرات شکل گرافن بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت با هم مقایسه گردید. نتایج حاکی از این است که گرافن تخت باعث افزایش یکسان مدول رزین در دو راستای طولی و عرضی می گردد. در حالی که نانوگرافن موجی شکل باعث افزایش مدول ماده ی زمینه در هر سه جهت می گردد. البته این افزایش در راستای عمود بر صفحه ی گرافن کمتر است و به میزان خمیدگی گرافن وابسته است.

کلیدواژه ها:

المان حجمی نماینده ، خواص مکانیکی ، روش اجزاء محدود ، گرافن تخت ، گرافن خمیده