مطالعه خواص مکانیکی نانو مخروط‌های کربنی دو جداره تحت بارهای کششی و فشاری با استفاده از روش المان محدود

Abstract

در این مقاله، روش المان محدود برای مطالعه رفتار کمانش و خواص مکانیکی نانو مخروط­های کربنی دو جداره استفاده شده است. به این منظور، نانو مخروط­های دو جداره با طول­ها و زوایای مختلف و تحت شرایط تکیه­گاهی متفاوت مورد بررسی قرار می­گیرد. با توجه به شباهت بین ساختار نانوسازه­ها و قاب فضایی برای ساختار­های نانو، از روش مکانیک سازه­ای برای مطالعه رفتار مکانیکی نانومخروط­ها استفاده می گردد. در این روش، نانو مخروط­های کربنی به عنوان قاب فضایی در نظر گرفته می­شوند و برای مدل کردن اتم­ها و پیوند­ها به ترتیب از المان­های تیر و جرم استفاده می­شود. برای تعیین خواص المان­های تیر از برابری مکانیک سازه­ای و مکانیک مولکولی استفاده می­شود. نتایج نشان می­دهد که مدول الاستیسیته نانو مخروط­های کربنی دو جداره با افزایش زاویه رأس و افزایش طول کاهش می­یابد. همچنین با مقایسه تاثیر تغییرات در دو عامل طول و زاویه راس، زاویه رأس تاثیر بیشتری را روی نیروی فشاری بحرانی می­گذارد. نیروی فشاری بحرانی در نانو مخروط­های کربنی دو جداره با افزایش زاویه رأس نانومخروط، افزایش و با افزایش طول کاهش می­یابد.