Nanotüp Etkileşiminin Karbon Nanotüp İle Takviyeli Nanokompozitlerin Mekanik Davranışına Etkisi

Abstract

Bu tezde, epoksi matris içerisinde birbirine paralel konumlanmış belli kavis değerlerindeki karbon nanotüplerin birbirleri arasındaki mekanik etkileşimlerinin, malzemenin genel elastisite modülüne etkisi bir yapısal model kurularak incelenmiştir. Çalışmada karbon nanotüp takviyeli epoksi matrisli nanokompozit, ara yüzü mükemmel yapışma kabulü ve simetrik sınır değerler verilerek oluşturulmuş temsili birim eleman metodu ile modellenmiş ve sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Model Matlab® yardımı ile kurulup Ansys®’e Parametrik Tasarım Dili yardımı ile aktarılmıştır. Sonuç olarak, mekanik kontak etkisi, başlangıçta birbirlerine değen ve değmeyen yüzeyler arasından hesaplanmış ve mekanik kontak etkisinin ihmal edildiği modellerle birlikte her bir kavis değeri için ayrı ayrı hesaplanmıştır. 0.2 kavis oranına sahip karbon nanotüp içeren modelde mekanik kontak etkisinin malzemenin genel elastik modülünü %0.3 oranında arttırdığı gözlenmiştir. Kontak etkisi malzemenin genel elastisite modülünü arttırmıştır.

The research objective includes the effect of mechanical contact interaction between two carbon nanotubes, to the global response of material. It is a carbon nanotube reinforced polymer system. Carbon nanotube is a filler material within an epoxy matrix constituting a nanocomposite system. An actual technique of modeling nanocomposites namely, square representative volume element is used. The model contains epoxy and nanotubes with a perfectly bonded interface assumption. Two different waviness ratios are studied. The representative volume element is modeled via the finite element method. The analysis is achieved with and without contact with each other of nanotubes. The model which carbon nanotubes have 0.2 waviness ratio results %0.3 stiffness contribution to the global elastic modulus observed due to mechanical contact effect. It is observed that the interaction of carbon nanotubes has a strengthening effect in carbon nanotube filled nanocomposite.