پیش بینی خواص مکانیکی و رفتارکمانشی اتصالات نانولوله های کربنی تک جداره/نانوصفحات گرافنی با استفاده از روش المان محدود

در این مقاله مدل المان محدود اتمی برای مطالعه رفتار کمانشی و خواص مکانیکی نانولوله های کربنی تک جداره متصل به نانوصفحات گرافنی با شرایط تکیه گاهی مختلف به کار گرفته شده است. با در نظر گرفتن نانولوله ها به صورت سازه قاب فضایی، روش های مکانیک سازه ای کلاسیک می تواند برای مطالعه رفتارهای مکانیکی آن ها مورد استفاده قرار گیرد. برای مدل کردن پیوندها و اتم ها به ترتیب از المان های تیر و جرم استفاده می شود. به منظور تعیین خواص این المان های تیر از برابری مکانیک مولکولی و مکانیک سازه ای استفاده می شود. تحلیل حاضر اطلاعات سودمندی را در مورد قابلیت استفاده از مدل المان محدود در پیش بینی مدول الاستیسیته و نیروی کمانشی بحرانی اتصالات نانولوله های کربنی ارائه می کند. نتایج نشان می دهد که در نسبت منظری مشخص (نسبت طول به شعاع نانولوله)، با افزایش طول نانولوله، نیروی کمانش بحرانی کاهش می یابد. در حالی که مدول الاستیسیته ثابت است. به علاوه، با افزایش نسبت منظری، نیروی کمانش بحرانی کاهش و مدول الاستیسیته افزایش کمی می یابد. مقدار نیروی کمانش بحرانی برای نانولوله تحت شرط مرزی گیردار-گیردار بیشتر از سایر شرایط مرزی است. در نهایت، ده شکل مود اول نانولوله های صندلی و زیگزاگ در حالت یک طرفه و دو طرفه ترسیم شده و نشان داده می شود که شکل مودهای نانولوله های صندلی و زیگزاگ تقریبا مشابه هستند.