شبیه سازی عددی قابلیت جذب انرژی نانولوله کربنی تحت ضربه بالستیک
چکیده
نانولوله¬ کربنی را می¬توان شگفت¬انگیز¬ترین ماده نانوساختار کشف شده تاکنون دانست. ویژگی¬های منحصربه فردی نظیر استحکام بالا، وزن سبک و قابلیت جذب انرژی بالا باعث شده این ماده به تازگی مورد توجه دانشمندان در ساخت جلیقه¬های ضدگلوله قرار گیرد. در این پایان¬نامه از مدلی ساختاری در محیط نرم افزار آباکوس برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله کربنی تحت ضربه بالستیک استفاده شده است. در این مدل ساختاری از رابط¬های غیرخطی برای مدل کردن برهمکنش¬های پیوندی کشش و پیچش و همچنین از المان فنر غیرخطی محوری برای مدل کردن برهمکنش پیوندی تغییر زاویه استفاده شده است. از مزیت¬های این روش، اجرا شدن آن در فضای cae نرم-افزار آباکوس می¬باشد. این امر باعث می¬شود که برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله¬های کربنی تحت شرایط مختلف مرزی و بارگذاری نیاز به برنامه¬نویسی نداشته باشیم و هر قابلیتی که نرم افزار در تحلیل مسائل مکانیکی داشته باشد را بتوان بر روی نانولوله اعمال کرد. در این پایان¬نامه فرایند ضربه توسط جسم صلبی با جرم مشخص به عنوان گلوله، شبیه¬سازی شده است. تأثیر پارامترهای گوناگونی مانند هندسه، نوع و شرایط مرزی نانولوله کربنی، محل اصابت گلوله به نانولوله کربنی و زاویه برخورد آن در رفتار مکانیکی نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر عیوب مختلف در نانولوله کربنی در میزان جذب انرژی آن تحت ضربه بررسی شده است. در انتها با توجه به اینکه در بررسی پارامترهای مذکور، گلوله از لحاظ هندسی با توجه به مطالعات گذشته طراحی شده، با تغییر هندسه گلوله رفتار نانولوله تحت ضربه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در نانولوله کربنی دو سر ثابت انرژی جذب شده زمانی که گلوله به وسط نانولوله کربنی اصابت می کند بیشینه می شود؛ در حالی که در حالت یک سرگیردار در ارتفاع نسبی 0.6=z این مقدار بیشینه می گردد. با افزایش زاویه گلوله نسبت به افق جذب انرژی نانولوله کربنی کاهش می یابد. در نانولوله کربنی معیوب، میزان جذب انرژی کاهش یافته که این کاهش در عیب استون- والز بیشتر از عیوب تهی جای می باشد.