Mater.Phys.Mech.(MPM)
No 1, Vol. 30, 2017, pages 86-92

FINITE-ELEMENT MODELS OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF
"(NANO)METAL-GRAPHENE" NANOCOMPOSITES

B.N. Semenov

Abstract

To evaluate the effect of graphene inclusions on deformation characteristics of nanocomposite "metal-graphene" the finite element analysis of representative volume deformation followed by homogenization of the mechanical properties deformation is performed and the dependence of effective modules and plastic flow on the concentration of graphene inclusions is studied. It is shown that the influence of inclusions on the modulus of elasticity and plasticity limit of the nanocomposite is not significant. Graphene inclusions effect on strength and fracture toughness of the composite "(nano) metal-graphene". The results of finite-element simulations indicate that in the nanocomposite a decrease in stress concentration in vicinity of the crack tip is observed when approaching the crack tip to the graphene inclusion enable.

Keywords: composite; metal-graphene; strength; fracture; cracks.

full paper (pdf, 1648 Kb)

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
НАНОКОМПОЗИТОВ "(НАНО)МЕТАЛЛ-ГРАФЕН"
МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Б.Н. Семенов

Аннотация

Для оценки влияния графеновых включений на деформационные характеристики нанокомпозита "металл-графен" проведен конечно-элементный анализ деформирования представительного объема с последующей гомогенизацией механических свойств и исследована зависимость эффективных модулей и пластического течения от концентрации графеновых включений. Показано, что влияние включений на упругие модули и предел пластичности нанокомпозита не является значимым. Исследовано влияние графеновых включений на прочность и трещиностойкость нанокомпозита "(нано)металл-графен". Результаты конечно- элементного моделирования свидетельствуют о том, что в нанокомпозите наблюдается снижение концентрации напряжений в окрестности конца трещины при его приближении к графеновому включению.

Ключевые слова: композит; металл-графен; прочность; разрушение; трещины.

full paper (pdf, 1648 Kb)