Developing Algorithm for Random Distribution of Nanomaterials

Abstract

Bu çalışmada, polimer nanokompozitlerin gerçekçi davranışını modellemek için nanomalzemelerin polimer matriks içerisindeki rastgele dağılımını saplayan yeni bir algoritma geliştirilmiştir. Çalışma nanokompozitlerin sonlu elemanlar yöntemi olarak modellenmesinden ziyade bu algoritmanın geliştirilmesine odaklanmıştır. Nanomalzemelerin ve polimer nanokompozitlerin sayısal modellemesine genellikle temsili hacim elemanına sahip çok ölçekli moelleme yöntemi kullanılmaktadır. Takviye malzemesinin etkisi araştırmacılar tarafından araştırılmakta olup takviye mekanizması hem sayısal hem de deneysel olarak tam olarak açıklanmamıştır. Deneysel çalışmalarda takviye mekanizmasının etkisini anlamak için sayısal çalışmaların başarısı da oldukça önemlidir. Bu nedenle, nanomalzemelerin polimer matrisindeki gerçekçi dağılımını modellemek için bir algoritma geliştirilmiş ve sayısal çalışmalara uyarlanmıştır. Algoritma, istenen geometrik boyutlara sahip malzemelerin bir kontrol hacmi içinde rastgele konumlandırılmasını ve birbirleriyle ve kontrol hacmi ile kesişmemesini sağlamaktadır. Algoritma Python programlama dili kullanılarak geliştirilmiş ve nanomalzemelerin konumları komut dosyası dili kullanılarak ABAQUS sonlu eleman programına aktarılmıştır. Nanomalzeme olarak grafen ve polimer matriks olarak epoxy kullanılmıştır. Rastgele dağıtılan RVE modelleri, tek elemanlı RVE modellerinden daha başarılı sonuçlar vermiştir. Deneysel sonuçlarla iyi bir uyum göstermiştir.