مدل سازی عددی و بررسی تجربی رفتار کشسان - پلاستیک نانوکامپوزیت هایPA6/NBR تقویت شده با نانولوله های کربنی به کمک میکرومدل اجزای محدود

در این پژوهش، رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت های ساخته شده برپایه لاستیک گرمانرم پلی آمید 6 وکائوچوی آکریلونیتریل بوتادی ان (PA6/NBR) تقویت شده با نانولوله های کربنی تک دیواره به طور نظری و تجربی بررسی شد. دو ترکیب 60 و %40 کائوچو همراه با سه ترکیب 0.5، 1 و %1.5 نانولوله برای ساخت نمونه ها انتخاب شدند. مدل سازی برپایه به کارگیری روش اجزای حجمی نماینده دوبعدی انجام شد. محاسبات به روش اجزای محدود غیرخطی در محیط نرم افزار Abaqus/Standard انجام شد. از مدل های مکانیکی کشسان خطی و کشسان-پلاستیک با سخت شدگی همسان به ترتیب برای بیان رفتار مکانیکی نانولوله کربنی و ماتریس پلیمری استفاده شد. نمونه های واقعی نیز به طور هم زمان به روش اختلاط مذاب درون مخلوط کن داخلی ساخته شدند. داده های مربوط به این مدل ها از آزمون های تجربی مربوط معین شدند. مدل سازی به شکل دوبعدی تنش صفحه ای در دو حالت کششی و فشاری همراه با آرایش های مختلف برای نانولوله انجام شد. افزون بر این، دو حالت توپر و توخالی برای ذرات نانولوله درنظر گرفته شد. مقایسه بین مدول های کشسانی و نیز رفتار کشسان-پلاستیک پیش بینی شده به کمک مدل با نتایج تجربی به دست آمده از آزمون های کششی و فشاری روی نمونه های ساخته شده حاکی از دقت زیاد و صحت مدل سازی است. در این پژوهش مشخص شد، آرایش ذرات نانولوله اتفاقی بوده و رفتار کشسان-پلاستیک نانوکامپوزیت نیز به شکل سخت شونده همسان است. همچنین نشان داده شد، اثر فصل مشترک بین ذرات نانولوله و ماتریس همراه با آرایش ذرات در بعد سوم منبع اصلی خطا در مدل است.