دانلود مقاله ترجمه شده تحلیل مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی و درجه بندی شده بر اساس کارکرد: یک مقاله مروری

چکیده

فعالیت ­های تحقیقاتی مربوط به مواد درجه ­بندی شده بر اساس کارکرد (FGM) در سال­ های اخیر به سرعت در حال افزایش هستند. خصوصیات ابرشبکه نانولوله ­های کربنی مانند استحکام بالا، سفتی بالا، نسبت ابعادی بالا، و چگالی کم از آنها یک تقویت­ کننده عالی برای مواد کامپوزیتی ساخته است. طرح درجه­ بندی کارکردی (FG) تقویت­ کننده ­ها با الهام از مفهوم FGM، برای مواد کامپوزیتی تقویت­ شده با نانولوله کربنی و درجه­ بندی کارکردی (FG-CNTRC) مورد استفاده قرار گرفته است. این مقاله تلاش دارد تا عناوین مربوط به FG-CNTRC را شناسایی و بیان کند و کارهای تحقیقاتی اخیر را که در این حوزه گزارش شده ­اند مرور کند. این مقاله مروری شامل مطالب زیر است: (1) مقدمه کوتاهی درباره مواد کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله کربنی (CNTRC)؛ (2) مروری بر تحلیل مکانیکی FG-CNTRC؛ و (3) بحث دقیق درباره پیشرفت­ های اخیر در FG-CNTRC و ویژگی­ های آن.

1-مقدمه

نانولوله­ های کربنی، در بسیاری از حوزه ­های علوم و مهندسی مورد توجه محققین بوده ­اند. این امر اساساً به علت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی قابل­ توجه مانند مقاومت بالا، سفتی بالا و نسبت ابعادی بالاست اما چگالی بسیار کمی دارند. نانولوله­ های کربنی در ساختارهای تک­ دیواره یا چنددیواره وجود دارند. نانولوله­ های کربنی تک­ دیواره (SWCNT) [1،2] از طریق پیچیدن یک تک­لایه گرافنی به صورت بدون مرز، تشکیل می­ شوند و یک استوانه را ایجاد می­ کنند که قطر 1 نانومتر و طولی از مرتبه سانتی­ متر دارد. همانند فاصله صفحات پایه در گرافیت، نانولوله کربنی چنددیواره (MWCNT) آرایه­ ای از این استوانه ­هاست که به صورت هم­ مرکز شکل گرفته­ اند و فاصله جدایی 0.35 نانومتر با قطر 2 تا 100 نانومتر و طول صدها میکرون دارند [3]. دریافته شده است که گرافن مدول درون­صفحه تا 1.06 TPa دارد و انتظار می ­رود که نانولوله کربنی سفتی مشابهی داشته باشد [4]. با استفاده از محاسبات چگالی موضعی اولیه، اورنی و همکارانش [5] صلبیت SWCNTهای کوتاه را محاسبه کردند و دریافتند که مدول یانگ آن برابر با 1500 GPa است که مشابه با گرافیت است. وانگ و همکارانش [6] یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) را برای اندازه­ گیری مستقیم ثابت سفتی MWCNTهای قوسی در یک انتها در سال 1997 مورد استفاده قرار دادند. آنها مدول یانگ میانگین 1.28TPa را بدست آوردند. بررسی بیشتر برای اندازه­ گیری­ های مقاومت انجام شده است؛ این امر، مقاومت خمشی میانگین 14GPa را بدست می­ دهد. با استفاده از AFM برای خمش MWCNT قوسی، که در یک انتها متصل است و روی یک حفره است، سالوتات و همکارانش [7] یک مدول یانگ میانگین 810 GPa را بدست آوردند...