مدل‌سازي ميكرومكانيكي سه‌بعدي به‌منظور پيش‌بيني خواص موثر الاستيك نانوكامپوزيت‌ پليمري تقويت‌شده با گرافن‌نانوپليتلت

در اين پژوهش، يك روش ميكرومكانيكي تحليلي سه‌بعدي بر پايه سلول واحد جهت استخراج خواص الاستيك نانوكامپوزيت‌هاي پليمري تقويت‌شده با گرافن‌نانوپليتلت ارائه مي‌شود. براي اين مدل، يك المان حجمي نماينده نانوكامپوزيت كه دربرگيرنده تمامي خصوصيات نانوكامپوزيت است و شامل سه فاز تقويت‌كننده گرافن‌نانوپليتلت، زمينه‌ي پليمري و ناحيه فازمياني كه خواص آن به تدريج تغيير مي‌كند، در نظر گرفته مي‌شود. به ‌منظور شبيه‌سازي جهت‌گيري تصادفي ذرات گرافن‌نانوپليتلت، هندسه المان حجمي نماينده نانوكامپوزيت Nα∗Nβ∗Nγ به سلول مكعبي در سه بعد درون المان حجمي نماينده تقسيم مي‌شود. اندازه گرافن‌نانو‌پليتلت و تجمع وابسته به كسر حجمي گرافن نانو‌پليتلت‌ها به عنوان دو فاكتور مهم تاثيرگذار بر روي خواص نانوكامپوزيت، از طريق دو ايده جديد مدل‌سازي مي‌شوند. به‌منظور اعتبارسنجي مدل ارائه‌شده،  ابتدا نتايج بدست‌آمده، با داده‌هاي تجربي و مدل‌هاي ميكرومكانيكي پيشين در دسترس مقايسه مي‌شوند. سپس، اثر پارامترهايي مانند درصد كسرحجمي، اندازه نانوذره، اثر تجمع و همچنين جهت‌گيري تصادفي گرافن‌نانوپليتلت‌ها درون رزين اپوكسي، و ضخامت فازمياني بر پاسخ نانوكامپوزيت بررسي مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه تجمع گرافن‌نانوپليتلت وابسته به كسرحجمي آن است و خواص الاستيك بدست‌آمده از مدل ميكرومكانيكي حاضر با جهت‌گيري تصادفي ذرات گرافن‌نانوپليتلت با درنظرگرفتن اندازه و تجمع نانوذرات و همچنين توجه به فازمياني، توافق بسيار خوبي با داده‌هاي تجربي دارد.