روش چندمقیاسی مکعبی به منظور مدلسازی نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات گرافن

Abstract

در این مقاله روش چند مقیاسی جدیدی به منظور محاسبه سفتی نانوکامپوزیت حاوی نانو ذرات گرافن ارائه می‌شود. در این روش نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات با توزیع تصادفی در مقیاس ماکرو، توسط حجم معرف مکعبی شکلی مدل می‌شود که خود متشکل از تعداد زیادی مکعب کوچکتر در مقیاس میکرو است. هر مکعب کوچک حاوی نانوذرات همسویی است که جهت گیری آنها به صورت سه بعدی و توسط الگوریتمی تصادفی تعیین شده است. تانسور سفتی هریک از مکعب‌های کوچک توسط روش موری-تاناکا به دست آمده و نهایتاً با استفاده از روشی تحلیلی مدول الاستیک حجم معرف اصلی محاسبه می‌شود. این روش که در واقع توسعه روش کامپوزیت لایه ای معادل به حالت سه بعدی محسوب می‌شود، نسبت به سایر روش‌های تحلیلی تطابق بهتری با فیزیک مسئله داشته و نسبت به روش‌های عددی از سرعت محاسباتی بیشتری بر خوردار است. مقایسه نتایج حاصل از این روش با تعدادی از نتایج تجربی موجود در مقالات، حکایت از دقت قابل قبول آن در محاسبه مدول الاستیک نانوکامپوزیت دارد.