بررسی رفتار مکانیکی و ارتعاشی تیرهای نانوکامپوزیتی تقویت‌شده با ترکیب هم‌افزایی نانولوله‌های کربنی چندجداره و اکسید گرافن کاهش‌یافته

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1116-ISAV2025 (R3)
نویسندگان
هیات علمی
چکیده
در این مطالعه، رفتار مکانیکی و ارتعاشی تیرهای نانوکامپوزیتی اپوکسی تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی چندجداره (MWCNT) و اکسید گرافن کاهش‌یافته (rGO) به صورت تکی و هیبریدی بررسی شده است. نمونه‌ها با درصدهای وزنی مختلف نانوذرات ساخته شدند و آزمایش‌ کشش برای تعیین مدول یانگ، تنش تسلیم، استحکام نهایی، چقرمگی شکست و کرنش شکست انجام شد. برای تحلیل نظری، از مدل هالپین-سای برای پیش‌بینی خواص مکانیکی استفاده شد و تأثیر تجمع و هم‌افزایی نانوذرات در سیستم هیبریدی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که افزودن 0.06 درصد وزنی MWCNT و 0.6 درصد وزنی rGO با نسبت 10:1 بیشترین افزایش را در مدول یانگ و فرکانس طبیعی تیر ایجاد می‌کند. فرکانس‌های طبیعی تیر یکسر گیردار برای مدهای اول تا سوم محاسبه و با نتایج تجربی از شبیه‌سازی آباکوس مقایسه شدند. نتایج نشان می‌دهد که افزودن درصد بهینه‌ای از نانوذرات، خواص مکانیکی و سختی خمشی تیر را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و در نتیجه فرکانس‌های طبیعی آن را افزایش می‌دهد.
کلیدواژه ها
 
Title
Investigation of the Mechanical and Vibrational Behavior of Nanocomposite Beams Reinforced with a Synergistic Combination of Multi-Walled Carbon Nanotubes and Reduced Graphene Oxide
Authors
Mohammad Amin Bahrami
Abstract
In this study, the mechanical and vibrational behavior of epoxy nanocomposite beams reinforced with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and reduced graphene oxide (rGO) was investigated in single and hybrid form. The samples were fabricated with different weight percentages of nanoparticles and tensile tests were performed to determine Young's modulus, yield stress, ultimate strength, fracture toughness and fracture strain. For theoretical analysis, the Halpin-Tsai model was used to predict the mechanical properties and the effect of aggregation and synergy of nanoparticles in the hybrid system was considered. The results showed that the addition of 0.06 wt% MWCNT and 0.6 wt% rGO at a ratio of 10:1 produced the greatest increase in Young's modulus and natural frequency of the beam. The natural frequencies of the rigid beam were calculated for the first to third modes and compared with the experimental results from Abaqus simulation. The results show that adding an optimal percentage of nanoparticles significantly improves the mechanical properties and bending stiffness of the beam, and consequently increases its natural frequencies.
Keywords
nanocomposite, Epoxy, Multi-walled carbon nanotubes, Reduced graphene oxide, Beam vibration