بررسي مدل هاي مكانيك محيط پيوسته در پيش بيني كرنش هاي [1] خمشي نانولوله هاي كربني تك جداره

پس از پرداخت، لينك دانلود فايل براي شما نشان داده مي شود

پرداخت و دانلود

Assessment of continuum mechanics models in predicting buckling strains of single-walled carbon nanotubes

Abstract
This paper presents an assessment of continuum mechanics (beam and cylindrical shell) models
in the prediction of critical buckling strains of axially loaded single-walled carbon nanotubes
(SWCNTs). Molecular dynamics (MD) simulation results for SWCNTs with various aspect
(length-to-diameter) ratios and diameters will be used as the reference solutions for this
assessment exercise. From MD simulations, two distinct buckling modes are observed, i.e. the
shell-type buckling mode, when the aspect ratios are small, and the beam-type mode, when the
aspect ratios are large. For moderate aspect ratios, the SWCNTs buckle in a mixed beam–shell
mode. Therefore one chooses either the beam or the shell model depending on the aspect ratio
of the carbon nanotubes (CNTs). It will be shown herein that for SWCNTs with long aspect
ratios, the local Euler beam results are comparable to MD simulation results carried out at room
temperature. However, when the SWCNTs have moderate aspect ratios, it is necessary to use
the more refined nonlocal beam theory or the Timoshenko beam model for a better prediction of
the critical strain. For short SWCNTs with large diameters, the nonlocal shell model with the
appropriate small length scale parameter can provide critical strains that are in good agreement
with MD results. However, for short SWCNTs with small diameters, more work has to be done
to refine the nonlocal cylindrical shell model for better prediction of critical strains.
(Some figures in this article are in colour only in the electronic version)

بررسي مدل هاي مكانيك محيط پيوسته در پيش بيني كرنش هاي [1] خمشي نانولوله هاي كربني تك جداره

چكيده

اين مقاله يك ارزيابي از مدل هاي مكانيك محيطهاي پيوسته (پوسته استوانه اي و تير[2]) براي پيش بيني كرنش هاي خمشي بحراني مرتبط با نانولوله هاي تك جداره كربني (SWCNT ها) كه بصورت افقي بارگذاري شده اند ارائه مي دهد. نتايج شبيه سازي ديناميك مولكولي (MD) براي SWCNT ها با نسبت ابعاد و قطرهاي مختلف (طول به قطر) به عنوان راه حل هاي مرجع براي اين ارزيابي استفاده مي شود. با توجه به شبيه سازي هاي MD ، دو حالت كرنش متفاوت مشاهده شده است، يعني حالت كرنش نوع پوسته اي هنگامي كه نسبت ابعادكوچك هستند، و حالت نوع تير زماني كه نسبت ابعاد بزرگ باشد. براي نسبت ابعاد متوسط​​، SWCNTها در حالت مركب پوسته-تير خمش مي پذيرند. بنابراين، انتخاب مدل حالت پوسته يا مدل تير به نسبت نانولوله هاي كربني (CNTها) بستگي دارد. نشان داده مي شود كه براي SWCNTها با نسبت ابعاد بزرگ، نتايج تير اويلر محلي، قابل مقايسه با نتايج شبيه سازي MD انجام شده در دماي اتاق است. با اين حال، زماني كه SWCNTها داراي نسبت ابعاد متوسط هستند​​، لازم است تا از
نظريه تير غير محلي[3] بهبود يافته و يا مدل تير تيموشنكو براي پيش بيني بهتر كرنش بحراني استفاده شود. براي SWCNTهاي كوتاه با قطر بزرگ، مدل پوسته غير محلي با پارامتر مناسب و با مقياس كوچك مي تواند كرنش هاي بحراني كه در تطابق خوبي با نتايج MD قرار دارد ارائه دهد.  با اين حال، براي SWCNTهاي كوتاه با قطر كوچك، بايد كار بيشتري انجام شود تا براي پيش بيني بهتر، مدل پوسته استوانه غير محلي اصلاح شود.

( برخي شكل ها در اين مقاله فقط در نسخه الكترونيكي بصورت رنگي قرار دارند)

پس از پرداخت، لينك دانلود فايل براي شما نشان داده مي شود

پرداخت و دانلود