استاد راهنما:
     دکترعلی قربانپورآرانی
 
بهمن 1393
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                             صفحه                               چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل اول : کلیات تحقیق

1-1-مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-2- دسته بندی مواد زمینه …………………………………………………………………………………………………………………6

1-2-1-پلیمرها ………………………………………………………………………………………………………………………………….7

1-2-2- سرامیک ها …………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-2-3- فلزات ………………………………………………………………………………………………………………………………….7

1-3- دسته بندی تقویت کننده ها …………………………………………………………………………………………………………8

1-3-1- الیاف ……………………………………………………………………………………………………………………………………8

1-3-2- الیاف شیشه …………………………………………………………………………………………………………………………..8

1-3-2-1- الیاف شیشه نوع A  …………………………………………………………………………………………………………..8

1-3-2-2- الیاف شیشه نوع E  ……………………………………………………………………………………………………………8

1-3-2-3- الیاف شیشه نوع S ……………………………………………………………………………………………………………..8

1-3-2-4- الیاف شیشه نوع D …………………………………………………………………………………………………………….9

1-3-3- الیاف کربن گرافیت ………………………………………………………………………………………………………………..9

1-3-3-1- الیاف آلی ………………………………………………………………………………………………………………………….9

1-3-4- تقویت کننده های ذره ای ……………………………………………………………………………………………………..10

1-3-5- تقویت کننده های ویسکر ……………………………………………………………………………………………………..10

1-4- موارد کاربرد کامپوزیت ها ………………………………………………………………………………………………………..10

1-4-1- صنعت هوا فضا …………………………………………………………………………………………………………………..10

1-4-2- صنعت نفت و گاز ……………………………………………………………………………………………………………….10

1-4-3- صنایع دریایی ……………………………………………………………………………………………………………………..11

1-4-4- صنعت ساختمان ………………………………………………………………………………………………………………….11

1-4-5- صنعت خودروسازی……………………………………………………………………………………………………………..11

1-4-6- لوازم ورزشی ………………………………………………………………………………………………………………………11

1-5- المان های ماتریس سختی و ماتریس تطبیقی ……………………………………………………………………………….11

1-5-1- ماده با خواص متعامد …………………………………………………………………………………………………………..12

1-5-2- ماده با خواص ایزوتروپیک عرضی………………………………………………………………………………………….12

1-5-3- ماده با خواص ایزوتروپیک ………………………………………………………………………………………………12

1-6-اهداف پروژه ………………………………………………………………………………………………………………………….13

فصل دوم : مروری بر کارهای انجام شده

2-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………15

2-2- تاریخچه وسیرتکامل نانو …………………………………………………………………………………………………………15

2-3- تعریف فناوری نانو …………………………………………………………………………………………………………………16

2-4- نانو لوله های کربنی ………………………………………………………………………………………………………………..16

2-4-1- ساختار نانو لوله های کربنی …………………………………………………………………………………………………16

2-4-2- کشف نانو لوله …………………………………………………………………………………………………………………..18

2-4-3- تاریخچه لوله ها ………………………………………………………………………………………………………………..20

2-5- انواع نانو لوله های کربنی ……………………………………………………………………………………………………….23

2-5-1- نانو لوله کربنی تک جداره ………………………………………………………………………………………………….23

2-5-1-1- روابط تبدیل صفحه گرافیتی به نانو لوله …………………………………………………………………………..28

2-5-2- نانو لوله کربنی چند جداره …………………………………………………………………………………………………29

2-5-3- فولرایت …………………………………………………………………………………………………………………………..29

2-5-4- متخلخل یا حلقه ای ………………………………………………………………………………………………………….29

2-6- خواص نانو لوله های کربنی ………………………………………………………………………………………………….30

2-6-1- واکنش پذیری شیمیایی …………………………………………………………………………………………………….30

2-6-2- استحکام ومقاومت …………………………………………………………………………………………………………..30

2-6-3- خواص حرکتی ……………………………………………………………………………………………………………….31

2-6-4- خواص الکتریکی …………………………………………………………………………………………………………….31

2-6-5- خواص حرارتی ………………………………………………………………………………………………………………32

2-6-6- رفتار الاستیکی ………………………………………………………………………………………………………………..32

فصل سوم : مواد وروش ها

3-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………35

3-2- معرفی تئوری های مختلف برای تحلیل تیر کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربنی …………….36

3-2-1- تئوری تیر اویلر برنولی ……………………………………………………………………………………………………..36

3-2-2- تئوری تیر تیمو شینکو ………………………………………………………………………………………………………36

3-3- قانون اختلاط ………………………………………………………………………………………………………………………37

3-4- کرنش های نرمال وبرشی ……………………………………………………………………………………………………..39

3-5- معادلات تعادل تیر اویلر برنولی

 

…………………………………………………………………………………………..39

3-5-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………39

3-6- معادلات تعادل تیر تیمو شینکو ………………………………………………………………………………………………45

 

فصل چهارم : نتایج

4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………50

4-2- تعریف روش دیفرانسیل مربعی …………………………………………………………………………………………..50

4-3- چند جمله ای تقریبی مرتبه بالاوبردارفضایی خطی ………………………………………………………………..52

4-4- ضرایب وزنی از مشتق مرتبه اول ………………………………………………………………………………………..52

4-5-  ضرایب وزنی از مشتق مرتبه دوم وبالاتر …………………………………………………………………………….57

4-6- حل معادلات پایداری به روش دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته ………………………………………………….60

فصل پنجم :بحث و نتیجه گیری  

5-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………..62

5-2- خواص ماده نانو کامپوزیتی ………………………………………………………………………………………………..63

5-3- خواص مادی پلیمرهای زمینه …………………………………………………………………………………………….64

5-3-1- خواص مادی پلیمر PMMA ……………………………………………………………………………………….64

5-4-1- خواص مادی PMPV …………………………………………………………………………………………………64

5-4- مقایسه نتایج با منابع دیگر ………………………………………………………………………………………………….65

5-5- بحث ونتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………..78

5-6- ارائه پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………..78

5-7-منابع و مأخذ ……………………………………………………………………………………………………………………79

 

 

 

 

                                              فهرست علامت­ها

:  بردار تغییر مکان طولی

:  بردار موقعیت طولی

:  طول تیر

:  بردار تغییر مکان عرضی

:  بردار موقعیت عرضی

:  ضخامت تیر

:  انرژی جنبشی

:  انرژی پتانسیل

:  زمان

:  لاگرانژین سیستم

:  تانسور کرنش گرین لاگرانژ

:  تانسور گرادیان تغییر شکل

:  تانسور تنش

:  تانسور کرنش

:  مدول الاستیسیته

:  ضریب پواسون

:  مدول برشی

:  چگالی

:  تانسور

:  منتجه­های نیروی غشایی

:  منتجه­های گشتاور خمشی

:  بردار تغییر مکان طولی بی­بعد

:  بردار تغییر مکان عرضی بی­بعد

:  ماتریس سختی کششی

:  ماتریس سختی کوپل کششی- خمشی

:  ماتریس سختی خمشی

:  ماکزیمم دامنه تیر

:  ضرایب وزنی برای مشتق مرتبه n-ام در روش GDQ

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

عنوان………………………………..       صفحه

جدول1-1 دسته بندی انواع کامپوزیت­ها
5
جدول5-1 خواص مادی وابسته به دما نانو لوله کربنی تک جداره(10،10)
63
جدول 5-2 مقایسه مدول‌های یانگ برای کامپوزیت PMMA/CNT
64
جدول 5-3 مقایسه مدول‌های یانگ برای کامپوزیت PMPV/CNT
64
جدول5-4 مقایسه تغییرات بار کمانش بی بعد شده تیر اویلر-برنولی روی بستر الاستیک با مقاله دیگر
65
جدول 5-5 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرگیردار کامپوزیتی
66
جدول 5-6 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرگیردار کامپوزیتی
66
جدول 5-7 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرگیردار کامپوزیتی تقویت شده
67
جدول 5-8 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرگیردار کامپوزیتی تقویت شده
67
جدول 5-9 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرلولا  کامپوزیتی
68
جدول 5-10 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرلولا  کامپوزیتی
68
جدول 5-11 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرلولا  کامپوزیتی تقویت شده
69
جدول 5-12 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر اویلربرنولی دو سرلولا  کامپوزیتی تقویت شده
69
جدول 5-13 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرگیردار کامپوزیتی
70
جدول 5-14 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرگیردار کامپوزیتی
70
جدول 5-15 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرگیردار کامپوزیتی تقویت شده
71
جدول 5-16 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرگیردار کامپوزیتی تقویت شده
71
جدول 5-17 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرلولا  کامپوزیتی
72
جدول 5-18 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرلولا  کامپوزیتی
72
جدول 5-19 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرلولا  کامپوزیتی تقویت شده
73
جدول 5-20 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر تیموشینکو دو سرلولا  کامپوزیتی تقویت شده
73
 

 

 

 

 

                                                    فهرست اشکال

عنوان………………………………..     صفحه

شکل 1-1 انتقال بار و توزیع تنش در یک فیبر جاسازی شده در ماده زمینه تحت بارگذاری محوری
4
شکل1-2 نانو تکنولوژی تقویت کننده­ های کامپوزیت­ها
10
شکل 2-1 برخی آلوتروپ های کربنی
17
شکل2-2 نانو لوله های کربنی تک جداره
24
شکل2-3 رل کردن صفحه گرافیت  و تشکیل نانو لوله های کربنی تک جداره
25
شکل 2-4 نمایش برداردهای پایه  و جفت شاخص
26
شکل 2-5 تصویر شماتیک نا نو لوله های کربنی تک جداره
27
شکل 2-6  نمای صفحه گرافیتی و کمیت های روی صفحه قبل از تغییر شکل به نانو لوله
28
شکل2-7 نانو لوله کربنی چند جداره
29
شکل2-8 نمای یک نانو تروس
30
شكل3- 1تیر­کامپوزیتی روی بستر الاستیک
35
شكل3- 2مدل تیر­ تیموشینکو
37
شکل 5-1 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی اویلر برنولی تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل ضریب بستر الاستیک برای Vcn=0.11 ، h/L=0.2 با شرط مرزی دوسرگیردار
74
شکل 5-2 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی اویلر برنولی تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل ضریب بستر الاستیک برای Vcn=0.11 ، h/L=0.2 با شرط مرزی دوسرساده
74
شکل 5-3 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی اویلر برنولی تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل نسبت تناسب برای Kv=0.005 ، Kp=0.1 با شرط مرزی دوسرگیردار
75
شکل 5-4 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی اویلر برنولی تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل نسبت تناسب برای Kv=0.005 ، Kp=0.1 با شرط مرزی دوسر ساده
75
شکل 5-5 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی تیموشینکو تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل ضریب بستر الاستیک برای Vcn=0.11 ، h/L=0.2 با شرط مرزی دوسرگیردار
76
شکل 5-6 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی تیموشینکو تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل ضریب بستر الاستیک برای Vcn=0.11 ، h/L=0.2 با شرط مرزی دوسرساده
76
شکل 5-7 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی تیموشینکو تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل نسبت تناسب برای Kv=0.005 ، Kp=0.1 با شرط مرزی دوسرگیردار
77
شکل 5-8 تغییرات بار کمانش محوری بی بعد شده تیر کامپوزیتی تیموشینکو تقویت شده با نانولوله کربنی در مقابل نسبت تناسب برای Kv=0.005 ، Kp=0.1 با شرط مرزی دوسر ساده
77

 

 

 
چكیده

در این پایان نامه تحلیل پایداری تیر­کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله­های کربنی روی تکیه­گاه الاستیک تحت نیروی محوری مورد بررسی قرار گرفته است. توزیع نانولوله­ها  بصورت یكنواخت[1]  در نظر گرفته شده است. برای تعیین خصوصیات مواد تقویت شده با نانولوله­ها ازنتایج دینامیك مولكولی و قوانین مخلوط­ها استفاده می­شود. با بهره گرفتن از تئوری­های تیر اویلر­برنولی و تیموشینکو و با در نظر گرفتن فرضیات تنش صفحه­ای، معادلات تعادل تیر با بكارگیری اصل هامیلتون بدست خواهد آمد.معادلات پایداری تیر و شرایط مرزی با اعمال نیروهای بستر الاستیک نیز بدست می­آیند. سپس معادلات دیفرانسیل حاكم، با بكارگیری روش دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته و با اعمال شرایط مرزی تكیه گاه ساده حل گردیده­اند. با مساوی صفر قرار دادن دترمینان ماتریس ضرایب بار بحرانی كمانش مكانیكی بدست می­آید. با توجه به نتایج برای تیر تقویت شده با نانولوله­های کربنی مقدار باركمانش محوری بی بعد شده با افزایش كسر حجمی، افزایش می یابد. صحت نتایج با دیگر مقالات موجود مقایسه و دقت بالایی بین نتایج این تحقیق و دیگر مقالات برقرار است.

كلمات كلیدی : كمانش ، تیر کامپوزیتی ، بار بحرانی كمانش مكانیكی ، نانولوله كربنی ،  روش دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته

 
 ، تکیه گاه الاستیک .