U ovom je radu predstavljeno numeričko modeliranje mehaničkog ponašanja
nanokompozitnih materijala, zasnovano na računalnoj homogenizaciji kao višerazinskoj
metodi modeliranja. Kao uvod, dana je kratka povijest nanomaterijala i teorijska
pozadina o ugljičnim nanocijevima i numeričkom modeliranju istih. Također, dana je
teorija o kompozitnim materijalima, budući se na teoriji kompozita zasniva i teorija
nanokompozitnih materijala. Posebna pozornost obraćena je međudjelovanju između
osnovne matrice nanokompozitnog materijala i ugljične nanocijevi kao poboljšanja te je
predstavljen način numeričkog modeliranja takvih međudjelovanja koji se najvećim
djelom zasnivaju na slabim van der Waals vezama. U svrhu analize tih međudjelovanja
razvijen je i poseban program, koji na osnovu zadanih parametara omogućuje
modeliranje veze između matrice nanokompozita i nanocijevi ili između dva različita
sloja unutar višestrukih ugljičnih nanocijevi. Problem modeliranja nanokompozitnih
struktura je višerazinski problem, stoga je dio rada posvećen višerazinskim metodama,
gdje je veća pažnja posvećena računalnoj homogenizaciji prvog reda. Upravo je na
računalnoj homogenizaciji prvog reda i upotrebi reprezentativnog volumnog elementa
baziran program za numeričko modeliranje nanokompozita. U svrhu verifikacije
programa, dana su 4 modela nanokompozitnih materijala, različitih karakteristika, a
dobiveni rezultati uspoređeni su s rezultatima drugih autora.A method for the numerical modelling of mechanical behaviour of nanocomposite
materials, which is based on computational homogenization as a multiscale method, is
presented in this work. As an introduction, a brief history of the nanomaterials and
theoretical background about the carbon nanotubes and numerical modelling of the
carbon nanotubes is presented. Also, the theory about composite materials is given, since
it is also the basis of the nanocomposite materials theory. A special attention is devoted to
the nanocomposite matrix and reinforcement interaction. A method of numerical
modelling of those interactions, which are mainly based on the weak van der Waals
forces, is presented. An algorithm is developed for analysis of those interactions, which
enables modelling of bonds between nanocomposite matrix and nanotubes or between
two different layers of multiwalled carbon nanotubes, based on input parameters. Since
the problem of modeling nanocomposite structures is a multiscale problem, one part of
this work is dedicated to multiscale modeling methods, especially to the first order
computational homogenization. Computational homogenization and representative
volume element are the basis of the presented software for numerical modelling of the
nanocomposites. For the purpose of the software verification, 4 models of the
nanocomposite material, with different characteristics, are presented. Obtained results are
compared with the results from the other authors
