دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 4 4 2015 12 22 Mechanical properties of carbon nanotubes form a generalized modified molecular structural mechanics model مدل مکانیک مولکولی ساختاری اصلاح شده و تعمیم یافته برای تعیین خواص مکانیکی نانولوله‌های کربنی 75 85 390 10.22044/jsfm.2015.390 FA سید هادی قادری استادیار، دانشکده‌ی مهندسی مکانیک، دانشگاه شاهرود Journal Article 2013 11 29 In this paper, a generalized modified molecular structure mechanics (MSM) model for analysis of carbon nanotubes (CNTs) is put forward. In this method, the interactions between carbon atoms of CNT are modeled using an equivalent beam element of general section. A systematic approach is presented to specify the local directions of each of the beam elements. In contrast to the original MSM method, the contributions from bond angle bending and inversion interactions are distinguished in the present model. For deformation modes corresponding to bond stretching and bond angle bend, nonlinear behaviors according to the modified Morse potential are considered, and for torsion and inversion a linear form is adopted. The proposed model suggests a size and chirality dependence of elastic moduli for CNTs. In particular, with increasing the tube diameter, the Poisson’s ratio of the nanotube decreases and approaches a value of 0.2. Moreover, the nonlinear response of armchair and zigzag CNTs subject to tensile load up to the fracture point is studied. The present model enables capturing the progressive bond breaking and failure of CNTs with Stone-Wales and vacancy defects. The predicted elastic properties and tensile behaviors of nanotubes are found to be very similar to the results reported from the time consuming molecular dynamics simulations. در این مقاله‏‌، یک مدل مکانیک مولکولی ساختاری (MSM) اصلاح شده و تعمیم‌یافته برای تحلیل نانولوله‌های کربنی (CNT) پیش‌ روی نهاده شده است. در این روش برهم‌کنش بین اتم‌های CNT با استفاده از یک المان تیر معادل با مقطع عمومی مدل‌سازی می‌شود. برای تعیین جهت‌های محلی تیر یک روش قاعده‌مند ارایه شده است. بر خلاف مدل MSM اولیه، در روش ارایه شده اثر خمش زاویه‌ی پیوند و وارونگی به صورت مستقل از هم در نظر گرفته شده‌اند. برای کشش و خمش پیوند، رفتار غیر خطی منطبق بر پتانسیل مورس اصلاح شده و برای پیچش و وارونگی رفتار خطی در نظر گرفته شد. مدل ارایه شده، وابستگی مدول‌های الاستیک CNT به اندازه و دست‌سانی را پیش‌بینی می‌کند. به‌ویژه، با افزایش قطر لوله، نسبت پواسون نانولوله کاهش یافته و به مقدار 2/0 میل می‌کند. به علاوه، رفتار غیر خطی نانولوله‌های زیگزاک و آرمچیر تحت اثر بار کششی تا نقطه‌ی شکست مورد مطالعه قرار گرفت. با مدل ارایه شده، می‌توان شکست پیش‌رونده‌ی پیوندها و خرابی CNT با عیب‌های اولیه‌ی استون-ویلز و تهی‌جای را مورد بررسی قرار داد. خواص الاستیک و رفتار کششی پیش‌بینی شده برای نانولوله‌ها تطابق بسیار نزدیکی با نتایج گزارش شده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی دارد.  https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_390_6f2d99dd21f46063e8c58cc5796a3d85.pdf