بررسی کمانش و پس کمانش نانولوله‌های کربنی تک جداره با استفاده از شبیه سازی عددی

Abstract

در این مقاله، به بررسی بار نهایی کمانش و رفتار پس­کمانش نانولوله‌های کربنی تک‌جدارهتحت بار فشاری محوری در شرایط دمایی مختلف پرداخته شده است. بار نهایی کمانش در شرایط مرزی یک­سر آزاد- یک­سر گیردار و دو سر مفصل، و رفتار پس­کمانش در شرایط مرزی دو سر گیردار مورد مطالعه قرار گرفته است. در اینجا با بکارگیری مدل قاب فضایی، بار نهایی کمانش و مسیر پس­کمانش برای نانولوله­های آرمچیر و زیگ­زاگ برای کایرالیتی­ها و نسبت­های طول به قطرمختلف محاسبه شده است. در این رهیافت پیوندهای بین اتم‌های کربن به مثابه عضو حامل نیرو توسط تیر الاستیک سه بعدی مدل می‌شود که خواص آن با ایجاد پیوند بین ساختار مولکولی و مکانیک محیط پیوسته بدست می­آید. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که با افزایش نسبت طول به قطر و کاهش کایرالیتی، بار نهایی کمانش کاهش می­یابد. همچنین مشاهده شده است که مسیر پس­کمانش برای هر دو نانولوله­ آرمچیر و زیگ­زاگ تقریباً یکسان است. در ادامه اثر دما روی بار نهایی کمانش مورد بررسی قرار گرفته است. ثوابت نیرویی و همچنین طول پیوند اتم­های کربن در اثر تغییر دمای محیط، تغییر می­کنند. همانطور که انتظار می­رود، افزایش دما موجب کاهش بار نهایی کمانش می­شود و مسیر پس­کمانش نیز این روند کاهشی را طی می­کند.