کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6748924 1430224 2015 15 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Energy-equivalent inhomogeneity approach to analysis of effective properties of nanomaterials with stochastic structure
ترجمه فارسی عنوان
رویکرد غیرموجب معادل انرژی به تجزیه و تحلیل خواص موثر نانومواد با ساختار تصادفی
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
مدل ریاضی بر اساس روش لحظات مشروط همراه با یک مفهوم جدید از عدم انحراف معادل انرژی معادل است و در بررسی خواص موثر یک ماده با نانوذرات به طور تصادفی توزیع شده ارائه شده است. اثر سطحی از طریق معادلات گورتین-مرداک معرفی می شود که ویژگی های رابط ماتریس / نانوذرات را توصیف می کند. سیستم واقعی که شامل ناهماهنگی و سطوح آن دارای خواص مختلف و احتمالا تنش های باقی مانده است، با ناهماهنگی معادل انرژی با جایگزینی با خواص باربری تغییر یافته جایگزین می شود. تانسور مؤثر سختی مواد با ناهماهنگی معادل آن تعریف شده توسط روش لحظات مشروط تعیین می شود. عبارات فرم بسته برای مدول موثر یک کامپوزیت متشکل از یک ماتریس و عدم تقارن کروی به طور تصادفی توزیع شده برای هر دو ماژول فله و برش حاصل می شود. وابستگی این ماژول به شعاع نانو ذرات در این عبارات به صورت تحلیلی از لحاظ ماهیت وابستگی اندازه در نانومواد قرار دارد. به عنوان نمونه های عددی، آلومینیوم نانوپور و طلا نانوذرات مورد بررسی قرار می گیرند. وابستگی ماژول فله و برش نانوپور آلومینیوم (برای دو مجموعه خواص سطح) بر کسر حجم حفره (برای شعاع مختلف نانوپور) و شعاع نانوپورها (برای حجم ثابت نانوپور) با در مورد پیش بینی های نظری دیگر بحث شده است. علاوه بر این، مدول یانگ موثر نرمال از طلا نانو پودر به عنوان عملکرد کسر حجمی خالص برای شعاع های مختلف لیگامان تجزیه و تحلیل می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی عمران و سازه
پیش نمایش مقاله
رویکرد غیرموجب معادل انرژی به تجزیه و تحلیل خواص موثر نانومواد با ساختار تصادفی
چکیده انگلیسی
A mathematical model based on the method of conditional moments combined with a new notion of the energy-equivalent inhomogeneity is presented and applied in the investigation of the effective properties of a material with randomly distributed nanoparticles. The surface effect is introduced via Gurtin-Murdoch equations describing the properties of the matrix/nanoparticle interface. The real system, consisting of the inhomogeneities and their surfaces possessing different properties and, possibly, residual stresses, is replaced by energy-equivalent inhomogeneities with modified bulk properties which incorporate the surface effects. The effective stiffness tensor of the material with so defined equivalent inhomogeneities is determined by the method of conditional moments. Closed-form expressions for the effective moduli of a composite consisting of a matrix and randomly distributed spherical inhomogeneities are derived for both the bulk and the shear moduli. Dependence of those moduli on the radius of nanoparticles is included in these expressions exhibiting analytically the nature of the size-dependence in nanomaterials. As numerical examples, nanoporous aluminum and nanoporous gold are investigated. The dependence of the normalized bulk and shear moduli of nanoporous aluminum (for two sets of surface properties) on the pore volume fraction (for different radii of nanopores) and on the radius of nanopores (for fixed volume fraction of nanopores) are compared to and discussed in the context of other theoretical predictions. Further, the normalized effective Young's modulus of nanoporous gold as a function of void volume fraction for various ligament radii is analyzed.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Solids and Structures - Volume 59, 1 May 2015, Pages 183-197
نویسندگان
, , ,