Pružnost a pevnost kompozitů s nano-vláknovou výztuží z prvních principů

Elasticity and Strength of Nano-Fibre Reinforced Composites from First Principles

conference paper

en

Ab initio calculations of elastic moduli and theoretical uniaxial strength of composite lamina having continuous nano-fibre reinforcements are performed using pseudo-potential plane-wave code. Obtained results are used to verify validity of macro-scale empirical relations for composites (rules of mixtures) on the nano-scale. All quantities are computed from the dependence of crystal energy on a suitable deformation parameter. Results for molybdenum nano-fibres in vanadium matrix, presented as a particular example of the ab-initio analysis, reveal that elastic moduli of ideal composites increase with molybdenum concentration, following the simplest form of the linear mixture rule. On the other hand, the theoretical strength reaches the value corresponding to strength of pure molybdenum already at about 60% atomic concentration of Mo wires in the composite.

Ab initio výpočty elastických modulů a teoretické pevnosti v tahu kompozitů s nanovláknovou výztuží jsou provedeny pomocí pseudo-potenciálového programového kódu. Získané výsledky jsou použity k ověření platnosti makroskopických empirických vztahů pro kompozity (směšovací pravidla) na nano úrovni. Výsledky pro molybdenová nanovlákna v vanadové matrici, uvedená jako konkrtétní příklad ab initio analýzy, odhalují, že moduly pružnosti ideálních kompozitů rostou s narůstající koncentrací molybdenu podle nejjednodnodušší formy lineárních směšovacích pravidel. Na druhou stranu teoretická pevnost dosáhne hodnoty odpovídající pevnosti čistého molybdenu již při 60% atomové koncentraci Mo vláken.

Ab initio calculations of elastic moduli and theoretical uniaxial strength of composite lamina having continuous nano-fibre reinforcements are performed using pseudo-potential plane-wave code. Obtained results are used to verify validity of macro-scale empirical relations for composites (rules of mixtures) on the nano-scale. All quantities are computed from the dependence of crystal energy on a suitable deformation parameter. Results for molybdenum nano-fibres in vanadium matrix, presented as a particular example of the ab-initio analysis, reveal that elastic moduli of ideal composites increase with molybdenum concentration, following the simplest form of the linear mixture rule. On the other hand, the theoretical strength reaches the value corresponding to strength of pure molybdenum already at about 60% atomic concentration of Mo wires in the composite.

Metal matrix, nano fibres, ab initio, theoretical strength, elastic moduli

2006

01.01.2006

Biarritz, France

From the Science of Composites to Engineering Applications: the dawning future of composites

Nezařazené články

7