مدلسازي مدول يانگ، چقرمگي شكست و انرژي شكست كامپوزيت هاي تقويت شده با نانوذرات اكسيد روي به روش هاي درخت تصميم، شبكه عصبي مصنوعي و سطح پاسخ و بهينه سازي به كمك الگوريتم ژنتيك

Modelling of Young's Modulus, Fracture toughness & Fracture Energy of Composites Reinforced by ZnO Nanoparticles by Regression Tree, ANN & RSM and Optimization by Genetic Algorithm

در اين مقاله، چقرمگي شكست (KIC)، انرژي شكست (GIC) و مدول يانگ (E) كامپوزيت‌هاي استايرن آكريلونيتريل با محتواي 24 و 34 درصد آكريلونيتريل كه با نانوذرات اكسيد روي تا سقف 1 درصد حجمي تقويت شده، مورد بررسي قرار گرفته است. پارامتر درصد حجمي به عنوان پارامتر موثر بر خواص مذكور لحاظ گرديده است. همچنين اين پارامتر به عنوان پارامتر ورودي جهت مدلسازي نتايج به روش‌هاي درخت تصميم، شبكه عصبي مصنوعي و سطح پاسخ در نظر گرفته شده است. نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه افزودن نانوذرات اكسيد روي در برخي موارد باعث افزايش و در برخي ديگر باعث كاهش خواص مكانيكي مي‌شود. همچنين مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدلسازي نشان مي-دهد كه روش سطح پاسخ مرتبه دو بهترين پيش بيني را دارد. علاوه بر آن، مقدار بهينه چقرمگي شكست در 34 درصد حجمي آكريلونيتريل و 0/1 درصد حجمي اكسيد روي مشاهده شده است كه برابر MPa.m1/2 2/283 است. بهترين مقدار انرژي شكست نيز در 34 درصد حجمي آكريلونيتريل و 0/33 درصد وزني اكسيد روي بدست آمد كه معادل J/m21101 مي‌باشد. همچنين مقدار بهينه مدول يانگ در 31 درصد حجمي آكريلونيتريل و 0/5 درصد حجمي اكسيد روي بدست آمده كه برابر GPa 4/281 است.

A modelling of fracture toughness (KIC), fracture energy (GIC) and Young's modulus of styrene acrylonitrile composites by two volume content of 24% and 34% acrylonitrile has been conducted. ZnO nanoparticles were added to composites up to 1 vt%. Volume percent of nanoparticles and acrylonitrile’s content has been used as input parameters for ANN, RSM and regression tree modelling. The results of modeling showed that the second order response surface method makes the best prediction. Additionally, the selected model optimized by binary GA. Based on this optimization, the best value for Fracture toughness is 2.283 MPa.m1/2 when the volume percent of styrene acrylonitrile is 34% and volume percent of ZnO is 0.1%. Also, the best value for fracture energy is equal to 1101 J/m2, when the volume percent of styrene acrylonitrile is 34% and the volume percent of ZnO is 0.33%. and finally, this method shows that the best value for Young's modulus is 4.281 GPa when the volume percent of styrene acrylonitrile is 31% and volume percent of the particle is 0.5%.