تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,301 |
تعداد مقالات | 15,995 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,428,124 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,174,592 |
مطالعه خواص مکانیکی نانو مخروطهای کربنی دو جداره تحت بارهای کششی و فشاری با استفاده از روش المان محدود | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 3، دوره 50، شماره 2 - شماره پیاپی 91، مرداد 1399، صفحه 17-26 اصل مقاله (12.49 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2020.9803 | ||
نویسندگان | ||
پارمیدا باقری1؛ رضا انصاری خلخالی* 2؛ مجید علی طاولی2؛ سعید روحی گرکرودی3 | ||
1دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، موسسه اموزش عالی احرار، رشت، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
3استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد لنگرود، دانشگاه آزاد اسلامی، لنگرود، ایران | ||
چکیده | ||
در این مقاله، روش المان محدود برای مطالعه رفتار کمانش و خواص مکانیکی نانو مخروطهای کربنی دو جداره استفاده شده است. به این منظور، نانو مخروطهای دو جداره با طولها و زوایای مختلف و تحت شرایط تکیهگاهی متفاوت مورد بررسی قرار میگیرد. با توجه به شباهت بین ساختار نانوسازهها و قاب فضایی برای ساختارهای نانو، از روش مکانیک سازهای برای مطالعه رفتار مکانیکی نانومخروطها استفاده می گردد. در این روش، نانو مخروطهای کربنی به عنوان قاب فضایی در نظر گرفته میشوند و برای مدل کردن اتمها و پیوندها به ترتیب از المانهای تیر و جرم استفاده میشود. برای تعیین خواص المانهای تیر از برابری مکانیک سازهای و مکانیک مولکولی استفاده میشود. نتایج نشان میدهد که مدول الاستیسیته نانو مخروطهای کربنی دو جداره با افزایش زاویه رأس و افزایش طول کاهش مییابد. همچنین با مقایسه تاثیر تغییرات در دو عامل طول و زاویه راس، زاویه رأس تاثیر بیشتری را روی نیروی فشاری بحرانی میگذارد. نیروی فشاری بحرانی در نانو مخروطهای کربنی دو جداره با افزایش زاویه رأس نانومخروط، افزایش و با افزایش طول کاهش مییابد. | ||
کلیدواژهها | ||
مدلسازی المان محدود؛ نانو مخروط کربنی دو جداره؛ مدول الاستیسیته؛ نیروی فشاری بحرانی | ||
مراجع | ||
[1] Iijima S., Helical microtubules of graphitic carbon, Transactions of Nonferrous Metals Society, Vol. 354, No. 6348, pp. 56–58, 1991.
[2] Kroto H. W., Heath J. R., O'Brien S. C., Curl R. F. and Smalley R. E., C60: Buckminsterfullerene, Nature, Vol. 318, No. 6042, pp. 162–163, 1985. [3] Kong X. Y., Ding Y., Yang R. and Wang Z. L., Single-crystal nanorings formed by epitaxial self-coiling of polar nanobelts, Materials Science and Engineering: R: Reports Science, Vol. 303, No. 5662, pp. 1348–1351, 2004.
Nanoscale, Vol. 2, No. 7, pp. 1069–1082, 2010. [7] Yan J. W., Liew K. M. and He L. H., Ultra-sensitive analysis of a cantilevered single-walled carbon nanocone-based mass detector, Nanotechnology, Vol. 24, No. 12, Article ID 125703, 2013.
[9] Naess S. N., Elgsaeter A., Helgesen G. and Knudsen K. D., Carbon nanocones: wall structure and morphology, Scienceand Technology of Advanced Materials, Vol. 10, No. 6, Article ID 065002, 2009. [10] Iijima S., Brabec C., Maiti A. and Bernholc J., Structural flexibility of carbon nanotubes, Journal of Chemical Physics, Vol. 104, No. 5, pp. 2089–2092, 1996. [11] Yakobson B. I., Campbell M. P., Brabec C. J. and Bernholc J., High strain rate fracture and C-chain unraveling in carbon nanotubes, Computational Materials Science, Vol. 8, No. 4, pp. 341–348, 1997 [12] Hernandez E., Goze C., Bernier P., Rubio A., Elastic properties of C and BxCyNzcomposite nanotubes, Physical Review Letters, Vol. 80, No. 20, pp. 4502-4505, 1998. [13] C. M. Wang, V. B. C. Tan, Y. Y. Zhang, Timoshenko beam model for vibration analysis of multi-walled carbon nanotubes, Journal of Sound and Vibration, Vol. 294, No. 4, pp. 1060-1072, 2006. [14] Hsu J. C., Chang R. P., Chang W. J., Resonance frequency of chiral single-walled carbon nanotubes using Timoshenko beam theory, Physics Letters A, Vol. 372, No. 16, pp. 2757-2759, 2008. [15] Zhang Y. Y., Wang C. M., Tan V. B. C., Assessment of Timoshenko beam models for vibrational behavior of single-walled carbon nanotubes using molecular dynamics, Advances in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 1, No. 1, pp. 89-106, 2009. [16] Yakobson B. I., Brabec C. J., Bernholc J., Nanomechanics of carbon tubes, instabilities beyond linear response, Physical Review Letters, Vol. 76, No. 14, pp. 2511-2514, 1996. [17] Ru C. Q., Effective bending stiffness of carbon nanotubes, Physical Review B, Vol. 62, No. 15, pp. 9973-9976, 2000. [18] Ru C. Q., Elastic buckling of single-walled carbon nanotube ropes under high pressure, Physical Review B, Vol. 62, No. 15, pp. 10405-10408, 2000. [19] Ansari R., Rouhi S., Atomistic finite element model for axial buckling of single-walled carbon nanotubes, Physica E, Low-Dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 43, No. 1, pp. 58-69, 2010. [20] Rouhi S., Ansari R., Atomistic finite element model for axial buckling and vibration analysis of single-layered graphene sheets, Physica E, Vol. 44, No. 4, pp. 764-772, 2012. [21] Rappe A. K., Casewit C. J., Colwell K. S., Goddard Iii W. A., Skiff W. M., UFF, a full periodic table force field for molecular mechanics and molecular dynamics simulations, Journal of the American Chemical Society, Vol. 114, No. 25, pp. 10024-10035, 1992. [22] Hu Y., Liew K. M., He X. Q., Li Z. and Han J., Free transverse vibration of single-walled carbon nanocones, Journal of the American Chemical Society, Vol. 50, No. 12, pp. 4418–4423, 2012. [23] Yan J. W., Liew K. M. and He L. H., Ultra-sensitive analysisof a cantilevered single-walled carbon nanocone-based massdetector, Nanotechnology, Vol. 24, No. 12, Article ID 125703,2013. [24] Fakhrabadi M. M. S., Khani N., Omidvar R. and Rastgoo A., Investigation of elastic and buckling properties of carbonnanocones using molecular mechanics approach, Computational Materials Science, Vol. 61, pp. 248–256, 2012 [25] Ansari R. and Rouhi S., Atomisticfinite element model for axial buckling of single-walled carbonnanotubes, PhysicaE:Low-Dimensional System sand Nanostructures,Vol.43,No.1,pp.58–69,2010. [26] Ansari R., Rouhi S. and Aryayi M., On the vibration of double-walled carbon nanotubes using molecular structural and cylindrical shell models, International Journal of Modern Physics, Vol. 30 (2016) 1650007 (20 pages).
[27] Shahnazari A., Ansari R. and Rouhi S., On the stability characteristics of zigzag phosphorene nanotubes: A finite element investigation, J. Alloys Compd, Vol. 702, pp. 388–398, 2017. [28] Yeong-Bin Yang and Shyh-Rong Kuo, Theory and analysis of nonlinear framed structures, Prentice Hall, United States of America, 1994. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 333 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 302 |