بررسی کمانش و پس کمانش نانولولههای کربنی تک جداره با استفاده از شبیه سازی عددی | ||
مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
مقاله 7، دوره 5، شماره 1، فروردین 1394، صفحه 77-86 اصل مقاله (1.31 M) | ||
نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2015.426 | ||
نویسندگان | ||
سیما بشارت فردوسی1؛ بهروز حسنی* 2؛ آرمین دانشور3 | ||
1دانشجو کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد | ||
2استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد | ||
3کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد | ||
چکیده | ||
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. | ||
کلیدواژهها | ||
نانولولههای کربنی؛ کمانش؛ پس کمانش؛ حرارتی؛ عیب هندسی؛ دما؛ شبیهسازی عددی؛ مکانیک ساختاری | ||
مراجع | ||
[1] رحمانی ر، قربانپور ع (1386) مقدمهای بر نانو مکانیک. نشر کتاب دانشگاهی:10-1. [2] Akita S, Nishijima H, Kishida T, Nakayama Y (2000) Nano-indentation of polycarbonate using carbon nanotube tip. J. Appl. Phys. 39: 7086–7089. [3] Haile J (1997) Molecular dynamics simulation-Elementary Methods. Wiley Inter Science, New York. [4] Iijima S (1991) Helical microtubules of graphitics carbon. Nature (London), 354: 56–8. [5] Wang Y, Wang X (2005) Simulation of the elastic response and the buckling modes of single walled carbon nanotubes. Materials Science 32: 141-146. [6] Li C, Chou T (2004) Modeling of elastic buckling of carbon nanotubes by molecular structural mechanics approach. Applied Mechanics of Materials. 36: 1047-1055. [7] Ansari R, Rouhi S (2010) Atomistic finite element model for axial buckling of single walled nanotube. Phys .E, vol. 43: 58-69. [8] Saidi A, Gorbanpour A (2010) Postbuckling equilibrium path of a long thin-walled cylindrical shell (single-walled carbon nanotube) under axial compressive using energy method. Archive of sid, vol. 24, No. 1: 79-86. [9] Han Q, Yao X (2006) Postbuckling prediction of double-walled carbon nanotubes under axial compression. Eur. J. Mech - A/Solid, pp. 1-13. [10] Shen H, Zhang C (2006) Buckling and postbuckling analysis of single-walled carbon nanotube in thermal environment via molecular dynamics simulation. Carbon 44: 2608-2616. [11] Lashkari_Zadeh A, Shariati M, Torabi H (2014) Buckling analysis of carbon nanotube bundles under axial compressive bending and torsional loadings via structural mechanics model. Journal of physics and chemistry of solids, Vol. 73: 1282-89. [12] Tserpes K, Papanikos P (2005) Finite element modeling of single-walled carbon annotates. Composites, 36: 468–477. [13] Kwon Y, Berber S, Tomanek D (2004) Thermal Contraction of Carbon Fullerenes and Nanotubes. Phys. Rev. Lett. vol. 92: 01590-1–01590-4. [14] Badger R (1935) The relation between internuclear distances and force constants of molecules and its application to polyatomic molecules. J. Chem. Phys, vol. 3: 710–714. [15] Chen X, Wang X, Liu B (2008) Effect of temperature on elastic properties of single-walled carbon nanotubes. Journal of Reinforced Plastics and Composites, pp. 551-3. [16] Silvestre N, Faria B (2012) A molecular dynamics study on the thickness and post-critical strength of carbon nanotubes. Composite Structure. Vol 94:1352-1358. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3,385 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,158 |