کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5018385 1467424 2017 6 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Simulation of stiffness of randomly-distributed-graphene/epoxy nanocomposites using a combined finite element-micromechanics method
ترجمه فارسی عنوان
شبیه سازی سختی نانو کامپوزیت های گرافن توزیع شده تصادفی / اپوکسی با استفاده از روش ترکیبی اجزاء محدود و میکرو مکانیک
کلمات کلیدی
گرافن، نانوکامپوزیت ها، مکانیک محیط پیوسته، روش اجزاء محدود (FEM)، سختی، مؤلفه نشانگر حجم
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2. بیان مسأله

3. مدل سازی مؤلفه حجمی نماینده (RVE)

3.1 صفحه گرافن تک لایه (SLGS)

3.2 پلیمر احاطه کننده

3.3. ناحیه بین فازی

3.4. ابعاد RVE

4. نتایج مدل

5. روش ترکیبی اجزاء محدود - میکرومکانیک (FE-M)

6. روش تجربی و تأیید مدل

7. نتیجه گیری
ترجمه چکیده
در این مقاله یک روش جدید برای تعیین سختی نانوکامپوزیتهای پلیمری با صفحات گرافن توزیع شده تصادفی ارائه شده است. این روش، ترکیبی از روش های اجزاء محدود و میکرو مکانیک است. ابتدا سختی نانوکامپوزیتهای حاوی یک لایه نانو گرافن تراز شده که در پلیمر ادغام گردیده، با استفاده از روش اجزاء محدود مدل سازی شده است. ماتریس به عنوان فاز پیوسته در نظر گرفته شده و هر پیوند کووالانسی در صفحه گرافن با یک تیر ساختاری معادل شبیه سازی شده است. فنرهای غیر خطی به عنوان پیوند های واندروالس در ناحیه بین فازی گرافن و پلیمر مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به اندازه واقعی صفحات کوچک نانو گرافن، شبیه سازی عددی مؤلفه نشانگر حجم نانوکامپوزیت ها با صفحات گرافن در اندازه واقعی که در ماتریس ادغام شده است، امریست نشدنی. بنابراین، در تحقیق حاضر، روشی جدید برای غلبه بر این مشکل بوجود آمده است. در این روش، با استفاده از ماژول صفحات گرافن مختلف در اندازه های مختلف که در مؤلفه نشانگر حجم ادغام شده است، ماژول گرافن با اندازه واقعی ادغام شده در ماتریس تعیین شده است. نتایج حاصل از روش اجزاء محدود با استفاده از روش میکرو مکانیک مورد استفاده قرار گرفته است تا تاثیر توزیع تصادفی صفحات گرافن در پلیمر را مورد بررسی قرار دهد. با ترکیب این دو روش، سختی نانوکامپوزیت ها با صفحه گرافن توزیع تصادفی تعیین شده است. نتيجه مدل با نتیجه برنامه آزمايشي در یک قرارداد قابل قبول است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
شبیه سازی سختی نانو کامپوزیت های گرافن توزیع شده تصادفی / اپوکسی با استفاده از روش ترکیبی اجزاء محدود و میکرو مکانیک
چکیده انگلیسی
In this study, a new approach was developed for prediction of the stiffness of polymer nanocomposites with randomly distributed graphene sheets. This approach is a combination of the finite element and micromechanics methods. First, the stiffness of the nanocomposites containing one layer of an aligned nano graphene embedded in a polymer was modeled by using a finite element method. The matrix was considered as a continuum phase and each covalent bond of graphene sheet was simulated by an equivalent structural beam. Nonlinear springs were used as Van der Waals bonds in the interphase region of graphene and polymer. Considering the real size of graphene nano platelets, the numerical simulation of the representative volume element of nanocomposites with a real size aligned graphene sheets embedded in the matrix is not a feasible task. Therefore, in the present research, a new approach was developed to overcome this problem. In this new approach, by using the moduli of different graphene sheets with different sizes embedded in a representative volume element, the moduli of a real size graphene embedded in the matrix were predicted. The results obtained by the finite element method were used by the micromechanics approach in order to consider the effect of the random distribution of graphene sheets in a polymer. By combining these two methods, the stiffness of nanocomposites with randomly distributed graphene sheet was predicted. The result of the model is in an acceptable agreement with the result of conducted experimental program.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Mechanics of Materials - Volume 115, December 2017, Pages 16-21
نویسندگان
, , ,