بررسی تحلیلی و عددی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های پلی پروپیلن/خاک رس

در این تحقیق اثر افزودن نانو صفحات معدنی خاک رس به پلی پروپیلن با استفاده از نرم افزار َansys و با مدل های تحلیلی بررسی شد و با نتایج تجربی مقایسه گردید. در مدلسازی اجزاء محدود، تاثیر نسبت منظر ذرات، چسبندگی بین ذره و زمینه، ضخامت و خواص ناحیه بین فازی، جهت گیری ذرات نسبت به راستای کشش و کلوخه ای شدن لایه های سیلیکاتی بررسی شد.نتایج نشان می دهد که مطابقت بین داده های شبیه سازی با داده های تجربی، خوب است. مشخص شد که برای مدول کشسانی مطابقت بین مقدار تجربی با ذرات ریزتر بیشتر است و این نشان می دهد که بیشتر ذرات استفاده شده تقریباً ریز می باشند. برای ذرات ریزتر افزایش نسبت منظر تاثیر کمتری بر روی مدول دارند. با افزایش چسبندگی، مدول و استحکام افزایش می یابد و این نیز بعلت افزایش میزان تنش انتقالی از زمینه به ذره است.همچنین برای نمودار چسبندگی ناقص شاهد یک نقطه گسستگی نمودار در حداکثر تنش هستیم که این همان تنش جدا شدن ذره از زمینه است. با مقایسه مدول کاهیده مدل های ناحیه بین فازی با مقدار تجربی مشاهده شد که در حالت تجربی، ترکیبی از این حالات کشش عمودی و افقی اتفاق افتاده است و این نیز بعلت تصادفی بودن توزیع ذرات است. با مقایسه مقدار تجربی استحکام با مقادیر مدل های ناحیه بین فازی مشاهده می شود که ضخامت ناحیه بین فازی در حدود 200 تا 300 نانومتر است و این نشان دهنده ضخامت کم ناحیه بین فازی است. در نظر گرفتن جهت گیری ذرات نسبت به راستای کشش سبب می شود که در مقایسه مقادیر مدول با مقدار نظیر تجربی که شبیه سازی ها به میزان 15% و 30% بترتیب برای کشش افقی و عمودی، با مقدار تجربی تفاوت داشته باشند و این نیز بعلت عدم در نظر گرفتن ناحیه بین فازی در این حالت می باشد.