تعداد نشریات | 31 |
تعداد شمارهها | 748 |
تعداد مقالات | 7,122 |
تعداد مشاهده مقاله | 10,275,077 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,910,669 |
بررسی خواص مکانیکی کامپوزیتِ سیمان مسلح شده با نانو لوله کربن با استفاده از مدلسازی چندمقیاسی | ||
تحقیقات بتن | ||
دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 41، فروردین 1402، صفحه 19-31 اصل مقاله (1.08 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22124/jcr.2023.22848.1594 | ||
نویسندگان | ||
علی صدر ممتازی1؛ حمیدرضا ناصرسعید* 2 | ||
1گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
2گروه عمران، دانشگده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
چکیده | ||
نانولولهکربنی، محصول لایه برداری شیمیایی گرافیت، به دلیل داشتن نسبت تصویر بالا، قابلیت پخش خوب در آب و خواص مکانیکی عالی، یک افزودنی مناسب برای استفاده به عنوان تقویت کننده نانو در مواد با پایه سیمانی است. در این پژوهش با استفاده از مدل سازی چند مقیاسی تاثیر درصدحجمی، ضریب منظری، جهتگیری و برهمکنش بین سطوح بر خواص مکانیکی نانو لولههای کربنی در ماتریس سیمانی بررسی شد. برای مدل سازی با نرم افزار آباکوس با درک مفهومی المان نماینده حجم از کدهای متلب توسعهیافته و پایتون استفاده شد. برای مشاهده رفتار بینفازی میان ماتریس و نانولوله، تئوری سطح چسبنده استفاده شد. همچنین، نتایج خروجی مدلسازی دینامیک مولکولی برای تعیین پارامترهای سطح چسبنده مورد استفاده قرار گرفت. مدلسازی در وضعیتهای پیوند کامل و پیوند محدود بین دو فاز در ماتریس و با بارگذاری محوری فشاری انجام شد. نتایج برای مدلهای بتن، بدون تقویتکننده و با 5/0، 0/1 و 5/1 درصد حجمی مسلحکنندهی نانولولهکربنی و با دو ضریب منظر 10 و 20 بررسی گردید. جهت شناسایی اثربخشیِ جهتگیری، سه وضعیت جهتگیری تقویتکننده، موازی نیرو، عمود برنیرو و رندوم شبیهسازی گردید. نتایج نشان داد با افزایش درصد حجمی تقویتکنندهِ، استحکام مکانیکی و چقرمگی بهبود یافت. افزایش ضریبمنظر از 10 به 20، افزایش تنش حدالاستیک و اصلاح رفتار پلاستیک در ماتریس را بههمراه داشت. ضمنا تغییر در مدلرفتاری پیوند، از پیوندکامل به محدود، بین 3 تا 6 درصد کاهش در مقاومتِ مدلهای با 5/0 و 0/1 درصد الیاف ایجاد نمود. | ||
کلیدواژهها | ||
نانولوله کربنی؛ مدلسازی چندمقیاسی؛ دینامیک مولکولی؛ المان نماینده حجم | ||
مراجع | ||
[1] C. Pei, J.H. Zhu, F. Xing, Photocatalytic property of cement mortars coated with graphene/TiO2 nanocomposites synthesized via sol–gel assisted electrospray method, J Clean Prod. 279 (2021) 123590. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2020.123590.
[2] F.R. Lamastra, M. Chougan, E. Marotta, S. Ciattini, S.H. Ghaffar, S. Caporali, F. Vivio, G. Montesperelli, U. Ianniruberto, M.J. Al-Kheetan, A. Bianco, Toward a better understanding of multifunctional cement-based materials: The impact of graphite nanoplatelets (GNPs), Ceram Int. 47 (2021) 20019–20031. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2021.04.012.
[3] V. v. Tyukavkina, E.A. Shchelokova, A. v. Tsyryatyeva, A.G. Kasikov, TiO2–SiO2 nanocomposites from technological wastes for self-cleaning cement composition, Journal of Building Engineering. 44 (2021) 102648. https://doi.org/10.1016/J.JOBE.2021.102648.
[4] L. Wang, F. Aslani, Mechanical properties, electrical resistivity and piezoresistivity of carbon fibre-based self-sensing cementitious composites, Ceram Int. 47 (2021) 7864–7879. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.11.133.
[5] Toward a better understanding of multifunctional cement-based materials: The impact of graphite nanoplatelets (GNPs) - ScienceDirect, (n.d.). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884221010518 (accessed August 23, 2022).
[6] A.M. Onaizi, G.F. Huseien, N.H.A.S. Lim, M. Amran, M. Samadi, Effect of nanomaterials inclusion on sustainability of cement-based concretes: A comprehensive review, Constr Build Mater. 306 (2021). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124850.
[7] F. Babak, H. Abolfazl, R. Alimorad, G. Parviz, Preparation and mechanical properties of graphene oxide: Cement nanocomposites, The Scientific World Journal.2014(2014). https://doi.org/10.1155/2014/276323.
[8] X. Li, A.H. Korayem, C. Li, Y. Liu, H. He, J.G. Sanjayan, W.H. Duan, Incorporation of graphene oxide and silica fume into cement paste: A study of dispersion and compressive strength, Constr Build Mater. 123(2016)327–335. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.022.
[9] H. Yang, H. Cui, W. Tang, Z. Li, N. Han, F. Xing, A critical review on research progress of graphene/cement based composites, Compos Part A Appl Sci Manuf. 102 (2017) 273–296. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.07.019.
[10] J.G. Sanjayan, C.M. Wang, W.H. Duan, S. Chuah, Z. Pan, Nano reinforced cement and concrete composites and new perspective from graphene oxide, Constr Build Mater. 73(2014)113–124. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.09.040.
[11] V. Papadopoulos, P. Seventekidis, G. Sotiropoulos, Stochastic multiscale modeling of graphene reinforced composites, Eng Struct. 145 (2017) 176–189. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.05.015.
[12] Q.H. Zeng, A.B. Yu, G.Q. Lu, Multiscale modeling and simulation of polymer nanocomposites, Progress in Polymer Science (Oxford). 33 (2008) 191–269. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2007.09.002.
[13] M. Cho, S. Yang, Multiscale Modeling of Polymer-Nanotube Nanocomposites, Polymer Nanotubes Nanocomposites: Synthesis, Properties and Applications: Second Edition. 9781118945 (2014) 117–166. https://doi.org/10.1002/9781118945964.ch3.
[14] Z. Qian, Multiscale Modeling of Fracture Processes in Cementitious Materials, 2012.
[15] P. Paristech, G. Ye, E. Schlangen, K. van Breugel, Modeling Fracture Behavior of Cement Paste Based on Its, (2012) 21–23.
[16] P.K. Valavala, G.M. Odegard, Modeling techniques for determination of mechanical properties of polymer nanocomposites, Reviews on Advanced Materials Science. 9 (2005) 34–44.
[17] Y. Li, G.D. Seidel, Multiscale modeling of the interface effects in CNT-epoxy nanocomposites, Comput Mater Sci. 153 (2018)363–381. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2018.07.015.
[18] K. Maekawa, T. Ishida, T. Kishi, Multi-scale Modeling of Concrete Performance Integrated Material and Structural Mechanics, 1 (2003) 91–126.
[19] A.M. Reichanadter, C.M. Hadden, E.J. Pineda, I. Miskioglu, S. Gowtham, J.A. King, G.M. Odegard, D.R. Klimek-McDonald, Mechanical properties of graphene nanoplatelet/carbon fiber/epoxy hybrid composites: Multiscale modeling and experiments, Carbon N Y. 95 (2015) 100–112. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.08.026.
[20] J.F. Wang, L.W. Zhang, K.M. Liew, A multiscale modeling of CNT-reinforced cement composites, Comput Methods Appl Mech Eng. 309 (2016) 411–433. https://doi.org/10.1016/j.cma.2016.06.019.
[21] A. Buyukkaragoz, I. Kalkan, NUMERICAL ANALYSIS OF AERATED CONCRETE AND HOLLOW BRICK WALLS STRENGTHENED WITH STEEL-FIBERED CONCRETE PANELS, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 62 (2021) 193–199. https://doi.org/10.1134/S0021894421020024.
[22] J.J. Liao, J.J. Zeng, C. Jiang, J.X. Li, J.S. Yuan, Stress-strain behavior and design-oriented model for FRP spiral strip-confined concrete, Compos Struct. 293 (2022) 115747. https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2022.115747.
[23] S. Ros, H. Shima, RELATIONSHIP BETWEEN SPLITTING TENSILE STRENGTH AND COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE AT EARLY AGE WITH DIFFERENT TYPES OF CEMENTS AND CURING TEMPERATUREHISTORIES,2013. https://www.researchgate.net/publication/251231886.
[24] J. Lee, G.L. Fenves, Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures, J Eng Mech. 124 (1998) 892–900. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1998)124:8(892).
[25] A.K. Salve, S.N. Jalwadi, Implementation of Cohesive Zone in ABAQUS to Investigate Fracture Problems, National Conference for Engineering Post Graduates RIT. (2011) 60–66.
[26] P.P. Camanho, C.G. Davila, M.F. de Moura, Numerical Simulation of Mixed-Mode Progressive Delamination in Composite Materials, J Compos Mater. 37 (2003) 1415–1438. https://doi.org/10.1177/0021998303034505.
[27] ابوالفضل علیزاده صحرایی, بررسی تغییر خواص موثر نانو کامپوزیت اپوکسی/ نانولوله کربنی تحت کشش :رهیافت تجربی و محاسباتی، (1398).
[28] Reeder J.R., 3D Mixed-Mode Delamination Fracture Criteria–An Experimentalist’s Perspective James R. Reeder, 21st Anual Technical Conference. (2006) 1–19.
[29] M. Safaei, A. Sheidaei, M. Baniassadi, S. Ahzi, M. Mosavi Mashhadi, F. Pourboghrat, An interfacial debonding-induced damage model for graphite nanoplatelet polymer composites, Comput Mater Sci. 96 (2015) 191–199. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2014.08.036.
[30] V.Papadopoulos,M. mpraimakis, Multiscale modeling of carbon nanotube reinforced concrete, Compos Struct. 182 (2017)251–260. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.09.061. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 291 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 271 |