مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند

چکیده توسعه استفاده از کامپوزیت‌های تقویت شده همچنین پیشرفت روزافزون تکنولوژی درصنایع مختلف ازجمله هوافضا،‌‌‌‌‌زیست‌پزشکی‌و سازه‌ها موجب افزایش بررسی فرآیند‌های تولید گردیده است. ازتقویت کامپوزیت‌های پلی‌پروپیلن با الیاف طبیعی کنف یک راهکار پیشنهادی در جهت حفظ محیط‌زیست همچنین بهبود کیفیت کامپوزیت خواهد بود. بر این مبنا لازم است تاثیر پارامترهای اثرگذار بر فرآیند ساخت و تولید کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف کنف موردمطالعه قرار گیرند. در این پژوهش با استفاده از معادلات رگرسیون خطی موجود به بررسی آنالیز حساسیت پارامترهای مختلف اثرگذار بر استحکام کششی، مقاومت خمشی و مقاومت ضربه‌ای پرداخته شده است. اثر پارامترهای دمای قالب‌گیری، فشار فشرده‌سازی و زمان فشرده‌سازی با بهره‌گیری از روش آنالیز حساسیت ای-فست بررسی گردیده است. دمای قالب‌گیری با بیشترین میزان تأثیر نسبت به سایر متغیرها به‌عنوان تأثیرگذارترین متغیر بر فرآیند قالب‌گیری فشاری تعیین می‌گردد. پارامتر فشار فشرده‌سازی و زمان فشرده‌سازی پس از پارامتر ذکرشده به ترتیب دومین و سومین پارامتر تأثیرگذار شناخته می‌شوند. اهمیت و تأثیر متغیرهای تعریف‌شده در فرآیند قالب‌گیری فشاری، در ایجاد کیفیت و خواص مکانیکی مطلوب موردتوجه خواهد بود.

چکیده به دلیل استفاده روزافزون از انواع مواد نوین از جمله ساختارهای آگزتیک، بررسی پدیده‌های مکانیکی نظیر پدیده‌ی ارتعاش در سازه‌های ساخته شده از این نوع مواد، ضروری به نظر می‌رسد. مقاله حاضر، ارتعاشات اجباری پوسته استوانه‌ای سه‌لایه، حاوی سیال غیرلزج و تحت بار ضربه‌ای را بررسی می‌کند. هر سه‌لایه از جنس آلومینیوم و لایه مرکزی ساخته شده از ساختار آگزتیک لانه‌زنبوری درون رو لحاظ شده است. در این مقاله، با استفاده از نظریه‌های تغییر شکل برشی مرتبه بالا و اصل همیلتون معادلات حاکم بر سیستم استخراج شده و از روش باقیمانده وزنی گالرکین حل شده‌اند. معیار اعتبارسنجی پاسخ‌ها، خروجی‌های نرم‌افزار المان محدود آباکوس است. سیستم با هر دو شرایط مرزی تکیه‌گاه ساده و تکیه‌گاه گیردار بررسی می‌شود. در انتها، تأثیر عامل‌های هندسی تشکیل‌دهنده‌ی پوسته و ساختار آگزتیک، نوع، شدت، مدت‌زمان اعمال و محل قرارگرفتن بار و اثر سیال بر پاسخ دینامیکی و پاسخ زمانی، به‌صورت نمودار ارائه شده و مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرد.

چکیده در این تحقیق کامپوزیت زمینه آلومینیومی با الیاف پیوسته کربن با استفاده از آلیاژ A356 آلومینیوم و الیاف کربن بر پایه PAN و همین‌طور برای اولین بار کامپوزیت زمینه آلومینیومی با فلت کربنی تولید و خواص کششی و خمشی آن مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا الیاف کربن، با استفاده از روش الکترولس، بوسیله لایه‌ای از فلز نیکل پوشش‌دهی گردیده و سپس تأثیر ضخامت پوشش نیکل بر وضعیت سطحی و همچنین استحکام کششی الیاف، مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله بعد نمونه‌های کامپوزیتی در کسر حجمی 30%، به وسیله فلت و الیاف کربن پوشش داده شده بوسیله نیکل و همچنین الیاف کربن بدون پوشش، با استفاده از روش ریخته‌گری کوبشی در فشار MPa ٣٠ تولید گردیده و سپس ریزساختار و استحکام کششی و خمشی آنها مورد بررسی قرار گرفت. از سوی دیگر نتایج حاصل از تست کشش نمونه‌های کامپوزیتی ساخته شده بوسیله فلت و الیاف کربن پوشش داده شده بوسیله نیکل و الیاف کربن بدون پوشش، حاکی از آن است که پوشش نیکل دارای تأثیر بسزایی بر استحکام کششی کامپوزیت بوده و باعث افزایش استحکام کششی تا حدود سه برابر گردیده است. در مورد نمونه‌های کامپوزیتی که در کسر حجمی %30 ، به وسیله فلت و الیاف کربن پوشش داده شده به وسیله نیکل ساخته شده‌اند، بالاترین استحکام، در فشار MPa 30 به میزان MPa 463 به دست آمد که مربوط به فلت کربنی می‌باشد.

چکیده این پژوهش به بررسی خاصیت الاستیک به عنوان یکی از خواص مکانیکی و خاصیت آنتی‌باکتریال نانوذرات سلولز و عصاره گیاه رزماری و تأثیر آنها بر عملکرد کلی بیوکامپوزیت‌های اپوکسی مبتنی بر نانو سلولز و عصاره رزماری می‌پردازد. در این مقاله از گیاه رزماری برای تعیین فعالیت ضدمیکروبی استفاده شده است. در ابتدا نمونه‌ها برای توزیع یکنواخت با چهار درصد وزنی (خالص،5/0%،1%،5/1%،2%) عصاره رزماری، نانو سلولز و ترکیب عصاره و نانو سلولز ساخته شده است. سپس نمونه ها تحت آزمایش کشش قرار گرفته و نتایج حاکی از آن است که مدول یانگ از 5/0درصدوزنی شروع به افزایش داشته و بیشترین مدول یانگ در5/1% وزنی از تقویت کننده ها بدست می آید. همچنین خواص مکانیکی نمونه ها در2% وزنی شروع به کاهش نموده که می تواند به دلیل کلوخه شدن یا آگلومره شدن نتقویت کننده ها در اپوکسی باشد که خواص مکانیکی آن را کاهش می دهد. درتست آنتی باکتریال، براساس نتایج باکتری اشریشیاکلی به عصاره رزماری حساسیت نشان نداده و هیچ هاله عدم رشدی مشاهده نشد. این درحالی است که باکتری استافیلوکوکوس اورئوس به عصاره رزماری حساسیت نشان داده و هاله ای به قطر20میلیمتررا ثبت کرده است. نهایتا" باکتری استافیلوکوکوس نسبت به بیوکامپوزیت های ساخته شده حساس بوده و بهترین عملکردآنتی باکتریال را در بیوکامپوزیت هیبریدی در2%وزنی مشاهده شد.

چکیده دیسک دوار در توربین آزاد موتور توربوشفت یکی از اجزای بحرانی موتور است که تحت بارهای مکانیکی و حرارتی مختلف قرار دارد. در این تحقیق، تحلیل ترموالاستیک بر روی یک دیسک دوار با ضخامت متغیر و از مواد مدرج عملکردی با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته انجام شده است. ابتدا با گسترش معادله دیفرانسیل جابجایی و سپس با اعمال کرنش حرارتی ناشی از گرادیان حرارتی، روابط تنش-کرنش شعاعی و محیطی در حالت الاستیک و از ترکیب این معادلات روابط تنش بر حسب کرنش به دست می‌آیند. در نهایت با جایگذاری روابط کرنش-جابه‌جایی در معادلات تنش-کرنش و جایگذاری معادله حاصله در رابطه تعادل دیسک، معادله ترمو الاستیک این دیسک بدست می آید. این معادله کلی تعادل مربوط به یک دیسک با ضخامت و خواص متغیر است که تحت بار حرارتی متقارن و گریز از مرکز قرار دارد. تغییرات در ضخامت، دما و خواص دیسک به عنوان تابعی از شعاع بررسی شده و نتایج مقایسه شده است. در این مطالعه اعتبارسنجی با روش تئوری مواد متغیر انجام شده و در انتها، تنش و کرنش و جا به جایی درحالت خواص وابسته به دما، بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند بیشترین خطا 5 درصد است و این روش می‌تواند در تحلیل دیسک‌های دوار تحت بارگذاری مکانیکی و حرارتی در موتورهای توربین موثر باشد.

چکیده با توجه به اهمیت دقت ناوبری، اغلب سامانه ناوبری اینرسی را با یکی از سایر سامانه‌های ناوبری، تلفیق می‌کنند. در یکی از انواع این روش‌ها سامانه ناوبری اینرسی با سامانه موقعیت یاب جهانی تلفیق می‌شود. سیستم ناوبری تلفیقی متشکل از دو سامانه ، قابلیت ناوبری قابل اعتماد، دقیق و مداوم را به همراه دارد. طراحی فیلتر تخمین‌زن حالت، یکی از گام‌های اساسی در پیاده‌سازی سیستم‌های ناوبری تلفیقی است. بدلیل پیچیدگی نویز در محیط‌های عملی و وجود نویز با مشخصات آماری نامشخص، دقت تخمین فیلتر کالمن کلاسیک تا حد زیادی کاهش کاهش یافته و حتی موجب واگرایی شود. بنابراین در این مقاله برای بهبود عملکرد ناوبری تلفیقی یک مفهوم خود انطباق به فیلتر کالمن کلاسیک معرفی می‌شود و الگوریتم فیلتر کالمن تطبیقی Sage-Husa اصلاح شده مبتنی بر تخمین گر نویز بازگشتی بر پایه برآورد بیشینه احتمال پسین شکل می‌گیرد تا مشکل تخمین حالت در محیط‌های عملی با نویز پیچیده و مشخصات آماری نامشخص و عدم قطعیت در مدل را حل کند. برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی از تست خودرویی استفاده شد و نتایج بدست آمده نشان داد که الگوریتم پیشنهادی از دقت و عملکرد بسیار قابل قبولی برخوردار است. علاوه براین نتایج شبیه‌سازی نشان داد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با سایر روش‌های پیشین از دقت تخمین بالاتری برخوردار است، بطوری که توانست معیار ارزیابی RMSE موقعیت در راستای ارتفاع و سرعت در راستای عمودی را به ترتیب حدود 38% و 25% و معیار ارزیابی RMSE و معیار ارزیابی Std زاویه سمت را به ترتیب به میزان 18% و 17% بهبود دهد.

چکیده این مقاله به بررسی خواص مکانیکی تورمالین اصلاح شده بر روی نانوکامپوزیت اپوکسی/ سیلیکا می‌پردازد. هدف اصلی این تحقیق بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت اپوکسی/ سیلیکا با استفاده از تورمالین به عنوان فاز تقویت‌کننده است. در ابتدا ریخت شناسی و ریزساختار خواص تورمالین بدست آمده و نانوذرات سیلیکا تولید شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی(SEM) و طیف سنج پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مورد ارزیابی قرار گرفتند. گونه های عاملی و پیوندهای شیمیایی تورمالین اصلاح شده توسط آنالیز طیفسنج مادون قرمز (FT-IR) آشکار سازی شد. میکروذرات تورمالین اصلاح شده به عنوان فاز تقویت‌کننده با در صدهای وزنی 10، 20 و 30 درصد وزنی همراه با نانوذرات سیلیکا بهینه شده که یک درصد وزنی بدست آمده، وارد ماتریس پلیمری اپوکسی شده‌اند. خصوصیات مختلف ذرات تورمالین مورد بررسی قرار گرفته‌اند و تأثیر آنها بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت مورد ارزیابی قرار گرفته است. آزمایش‌های کشش، خمش سه نقطه‌ایی بر روی نمونه‌های تهیه شده انجام شده و نتایج به دست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهند که افزودن نانوذرات تورمالین اصلاح شده به ماتریس اپوکسی باعث بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت می‌شود که با 20 درصد وزنی بالاترین خواص مکانیکی را دارا بود و سپس با افزایش درصدوزنی مواد بعلت کلوخه شدن خواص مکانیکی کاهش پیدا کردند. میزان افزایش استحکام کششی و خمشی در این شرایط به‌ترتیب 35/3% و 22/6% بدست آمده است. این تحقیق می‌تواند به توسعه مواد پیشرفته با خواص مکانیکی بهتر کمک کند.