Simulaciones moleculares del comportamiento de carga cíclica de nanotubos de carbono mediante el método atomístico de elementos finitos
Autores: Jianfeng, Wang; Marte S., Gutierrez
Idioma: Inglés
Editor: Hindawi Publishing Corporation
Año: 2009
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Las aplicaciones potenciales de los nanotubos de carbono (CNT) en muchos bionanomateriales de ingeniería y dispositivos electromecánicos han impuesto una necesidad urgente de comprender el comportamiento y el mecanismo de fatiga de los CNT en condiciones de carga cíclica. Sin embargo, hasta la fecha se ha trabajado muy poco en este campo. En este artículo se presentan los resultados de un estudio teórico sobre el comportamiento de los CNT sometidos a cargas cíclicas de tracción y compresión mediante simulaciones moleculares cuasiestáticas. En el estudio se ha aplicado el método de elementos finitos atomísticos (AFEM). Se ha demostrado que los CNT presentan una resistencia extrema a las cargas cíclicas, con una deformación de fluencia y una resistencia que se vuelven constantes dentro de un número limitado de ciclos de carga. Se ha observado un comportamiento viscoelástico que incluye elasticidad no lineal, histéresis, preacondicionamiento (reblandecimiento de la tensión) y grandes deformaciones. Se ha observado que la simetría quiral tiene efectos apreciables en el comportamiento de carga cíclica de los CNT. Los mecanismos del comportamiento observado se han revelado mediante un examen minucioso de las características geométricas y mecánicas intrínsecas de la estructura del tubo. Se demostró que la deformación morfológica residual sin defectos acumulada era el principal mecanismo responsable del fallo cíclico del CNT, mientras que la rotación y el estiramiento del enlace experimentados durante la carga/descarga desempeñaban un papel dominante en el comportamiento de la resistencia, la deformación y el módulo del CNT.
Descripción
Las aplicaciones potenciales de los nanotubos de carbono (CNT) en muchos bionanomateriales de ingeniería y dispositivos electromecánicos han impuesto una necesidad urgente de comprender el comportamiento y el mecanismo de fatiga de los CNT en condiciones de carga cíclica. Sin embargo, hasta la fecha se ha trabajado muy poco en este campo. En este artículo se presentan los resultados de un estudio teórico sobre el comportamiento de los CNT sometidos a cargas cíclicas de tracción y compresión mediante simulaciones moleculares cuasiestáticas. En el estudio se ha aplicado el método de elementos finitos atomísticos (AFEM). Se ha demostrado que los CNT presentan una resistencia extrema a las cargas cíclicas, con una deformación de fluencia y una resistencia que se vuelven constantes dentro de un número limitado de ciclos de carga. Se ha observado un comportamiento viscoelástico que incluye elasticidad no lineal, histéresis, preacondicionamiento (reblandecimiento de la tensión) y grandes deformaciones. Se ha observado que la simetría quiral tiene efectos apreciables en el comportamiento de carga cíclica de los CNT. Los mecanismos del comportamiento observado se han revelado mediante un examen minucioso de las características geométricas y mecánicas intrínsecas de la estructura del tubo. Se demostró que la deformación morfológica residual sin defectos acumulada era el principal mecanismo responsable del fallo cíclico del CNT, mientras que la rotación y el estiramiento del enlace experimentados durante la carga/descarga desempeñaban un papel dominante en el comportamiento de la resistencia, la deformación y el módulo del CNT.