تحليل رفتار شكست پلي كريستال نيتريد كربن به روش ‌هاي الگوريتم ژنتيك و ديناميك مولكولي

تمركز تنش و كمانش غيرخطي ناشي از مرزدانه‌ها در ساختارهاي دو بعدي و عيوب هندسي به عنوان عوامل اثرگذار بر رفتار شكست اين ساختارها معرفي مي‌شوند. از آنجايي كه رفتار مكانيكي نانوساختارهاي پلي‌كريستال به خوبي شناخته نشده است، در اين مقاله، بررسي رفتار مكانيكي نانوصفحات نيتريد كربن به عنوان تابعي از دما و مرزدانه مورد مطالعه قرار گرفت. عملكرد مكانيكي پلي كريستال نيتريد كربن در حضور و عدم حضور ترك لبه‌اي و در دماهاي 100 تا 900 كلوين مورد آزمايش قرار گرفت. از شبيه سازي ديناميك مولكولي به عنوان يك روش مقرون به صرفه براي مدلسازي صفحات دو بعدي با انتخاب تابع پتانسيل مناسب و شرايط مرزي استفاده شد. نتايج نشان داد كه خواص مكانيكي مونوكريستال نيتزيد كربن با افزايش دما كاهش يافت و نتايج در راستاي زيگزاگ بالاتر از آرمچير گزارش شد. همين روند براي ساختار پلي كريستال نيز مشاهده شد كه با افزايش دما، مدول يانگ، تنش و كرنش شكست كاهش يافت. همچنين، افزايش طول ترك از 5 به 25 آنگستروم نيز سبب كاهش خواص مكانيكي شد. از سويي ديگر، افزايش تعداد ناحيه براي پلي كريستال نيتريد كربن موجب كاهش تنش شكست گرديد. علاوه بر اين، بهينه سازي به روش الگوريتم ژنتيك صورت پذيرفت و نتايج نشان داد كه مقدار بهينه‌ي مدول يانگ براي پلي كريستال نيتريد كربن با 53 ناحيه در دماي 586.95 كلوين و طول ترك 6.52 آنگستروم، معادل 338.18 گيگاپاسكال است. نتايج بدست آمده از اين مطالعه را مي‌توان به موارد پيچيده‌تر تعميم داد تا درك عميق‌تري از نسل‌هاي بعدي ساختارهاي دو بعدي را پيش بيني نمايد.