Yerel Eğrilikli Dört Duvarlı Karbon Nanotüplerde Lineer Durumda Gerilme Dağılımı

Authors : Fatma ÇOBAN KAYIKÇI

Pages : 167-175

Doi:10.31590/ejosat.848831

View : 16 | Download : 9

Publication Date : 2021-01-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Son derece yüksek mukavemete sahip olan nanotüpler, nanoteknolojik uygulamalarda kullanılan nanomalzemelerin en önemli yapısal elemanlarıdır ve nanokompozit malzemelerin üretiminde kullanılırlar. Kompozitlerin matris malzemelerine yerleştirilerek üstün mekanik özellikler kazanmalarını sağlarlar. Kompozit malzemeler güçlendirilirken, yapısal nedenlerden veya teknolojik işlemlerden dolayı oluşan ilkel eğrilik, kendi kendini dengeleyen gerilmelerin ortaya çıkmasına neden olur. Bu gerilmelerin büyüklükleri, malzemenin güvenlik sınırlarının aşılmasına neden olabilir. Bu nedenle malzemelerin yük altında mekanik davranışlarının teorik olarak incelenmesi mühendislik açısından önemlidir. Bu çalışmada, yerel eğrilikli dört duvarlı karbon nanotüp içeren kompozit malzeme, üç boyutlu elastisite teorisinin kesin geometrik nonlineer denklemleri kullanılarak parçalı homojen cisim modeli kapsamında incelenmiştir. Çözüm için sınır formu pertürbasyon yöntemi kullanılarak yaklaşık analitik bir metot geliştirilmiştir. Çalışma çözüm yönteminin sıfırıncı ve birinci yaklaşımı için çözümü kapsamaktadır ve yeterlidir. Araştırma, karbon nanotüpün (CNT) dış katmanının dış yüzeyi ile matris malzemesinin kesişim yüzeyindeki normal ve kayma gerilmelerinin analizini içerir. Ayrıca karbon nanotüp ile matris arasında ideal olmayan temas koşulları kullanılmıştır. Sonuçlar, geometrik lineer durum için araştırılmıştır. Karbon nanotüp katmanları arasında ortaya çıkan Van der Waals kuvvetleri dikkate alınmış ve gerilmeler üzerindeki etkisi sayısal sonuçlar ile açıklanmıştır. Diğer problem parametrelerinin de gerilme dağılımı üzerindeki etkisine ilişkin sayısal sonuçlar sunulmuş ve tartışılmıştır. Ayrıca nanotüp en dış yarıçapının artması ile gerilim değerlerinin monoton olmayan şekilde değiştiği gözlenmiştir. Bununla birlikte, elastisite sabitlerinin oranının artmasının gerilmeleri önemli ölçüde etkilediği tespit edilmiştir. Karbon nano tüpün orta çizgisinin denkleminde bulunan ve salınım frekansını gösteren parametreye göre değişim de araştırılmış ve gerilmeler üzerindeki etkisi sunulmuştur. Bunun dışında önemli bir bulgu olarak karbon nanotüplerde de duvar sayısının artmasının gerilme değerlerini düşürdüğü tespit edilmiştir.
Keywords : Karbon nanotüp, Gerilme analizi, Yerel Eğrilik