امروزه نانو کامپوزیت ها کاربرد های وسیع و نوینی در بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی دارند و از آنها به عنوان جایگزین های مناسب برای مواد مرکب سنتی می توان نام برد. خواص مکانیکی نانوکامپوزیتها متاثر از روش تولید و عناصر سازنده ی در نهایت درصد پیشنهادی بهینه با توجه به عواملی مانند خواص مکانیکی، وزن و قیمت ماده ی نانوکامپوزیت توسط الگوریتم ژنتیک محاسبه شده است. بر اساس نتایج بهینه سازی کسر حجمی بهینه تقویت کننده 44/0 می باشد که برای این کسر از سیلیکون کارباید مدول یانگ 165.9 gpa و مدول برشی 111.4 gpa خواهند بود, همچنین قیمت واحد وزن ماده 8.8$/lb و وزن واحد حجم آن 2.93 gr/cm3 خواهند بود.

در تحقیق حاضر فرآیند آلیاژسازی مکانیکی جهت تولید پودر نانوکامپوزیت پایه آلومینیم تقویت شده توسط ذرات نانومتری sic به روش آماری مدل سازی شد ه است. در ابتدا به طور مختصر فرآیند آلیاژسازی مکانیکی و مکانیزم های موجود در آن تشریح شد ه است. در ادامه با توجه به پارامترهای موجود در این فرآیند، پارامترهای موثرتر جهت تحلیل فرآیند برگزیده شد ه اند. پس از انتخاب پارامترهای موثر، آزمایش های عملی جهت تهیه پودر نانوکامپوزیت برنامه ریزی و انجام شد ه است. ازآنجا که فرآیند آلیاژسازی مکانیکی متأثر از پارامترهای متعدد و پیچیده است مدل سازی کامل فیزیکی آن تقریباً در شرایط فعلی غیرممکن به نظر می رسد. از این رو در این تحقیق از مدل سازی آماری جهت تحلیل این فرآیند استفاده شد ه است. با انجام آنالیزهای آماری بر روی پارامترهای به دست آمده از آزمایش ها به روند تغییرات اندازه متوسط ذرات پی برده شد ه است. تحلیلها نشان داد که در ابتدای آسیاب کاری ذرات پودر نانوکامپوزیت توسط مکانیزم جوش سرد به یکدیگر جوش خورده و افزایش اندازه ذرات به وقوع می پیوندد. با افزایش شدت آسیاب کاری مکانیزم شکست ذرات باعث شکسته شدن ذرات پودر شده و اندازه ذرات پودر نانوکامپوزیت کاهش می یابد. فرآیند آلیاژسازی مکانیکی تا زمانی ادامه می یابد که نرخ جوش سرد با نرخ شکست ذرات برابر شود که به این حالت تعادل پایدار گفته می شود. در ادامه با استفاده از روش رگرسیون از نوع درجه دو، فرآیند آلیاژسازی مکانیکی مورد نظر با توجه به پارامترهای ورودی و خروجی انتخاب شده مدل سازی شد ه است. آنالیزهای آماری جهت مناسب بودن این مدل انجام شده و مشخص شده است که پارامترهای نسبت وزنی گلوله به پودر، توان دوم نسبت وزنی گلوله به پودر و اثر متقابل نسبت وزنی گلوله به پودر و حاصل ضرب سرعت آسیاب کاری در زمان آسیاب کاری بر روی اندازه متوسط ذرات موثر می باشند. سایر متغیرهای ورودی در مدل رگرسیون به دست آمده دارای اهمیت چندانی نمی باشند و از اثر آنها در مدل رگرسیون نهایی به دست آمده صرف نظر شده است.

چکیده نانوکامپوزیددت هددای زمیندده پلیمددری تقویددت شددده بددا صددفحات نددانومتری ر بدده دلیددل خددواص مکانیکی/حرارتی منحصر به فردشان در صنایع مختلف مانند خودروپ هوافضاپ بسته بندیپ ورزشیپ لاستیکپ الکتریکی و غیره به کار می روند. پیش بینی خدواص مکدانی کی ایدن مدواد بده دو صدورت تجربی و تئوری انجام می شود. به دلیل هزینه های بالا و کمبود زمانپ انجام هزمایش های تجربی بده صورت وسیع امکان پذیر نیست. در نتیجده محققدین از رو هدای تحلیلدی و عدددی بدرای تخمدین خواص مکانیکی استفاده می کنند. بدین منظورپ در این پروژه خواص الاستیک نانوکامپوزیت های پلیمر- ر با استفاده از مدل های المان محدود و موری- تاناکا شدبیه سدازی شدده اسدت . در مددل المان محدودپ صفحات ر به صورت تصادفی در درون زمینه پلیمری به دو صورت صفحات با جهت گیری های موازی و تصادفی پخش گردیده اند. سپ با استفاده از دو مدل دو بعدی و سه بعدی )تنش صفحه ای و کرنش صدفحه ای( و بدا در نظدر گدرفتن حضدور فداز میدانی در فصدل مشترک صفحات ر و پلیمرپ تاثیر عوامل ریزسداختاری شدامل : درصدد حجمدی صدفحات ر پ مدول الاستیک صفحات ر و فاز میدانیپ نسدبت هداهری صدفحات ر پ ضدخامت فداز میدانی و جهت گیری تصادفی صفحات بر روی مدول الاستیک نانوکامپوزیت مورد بررسدی قدرار گرفتده است. در ادامهپ نتایج مدل المان محدود با مددل مدوری - تاناکدا و همچندین نتدایج تجربدی موجدود مقایسه گردیده اند. مقایسه نتایج نشان داد که نتایج مدل موری- تاناکا به نتدایج تجربدی نزدیدک تدر بوده اسدت . نتدایج نشدان داد کده درصدد حجمدی صدفحات ر بیشدترین تداثیر را بدر روی مددول 0 بدود . سدپ / الاستیک نانوکامپوزیت دارد. ضریب تداثیر درصدد حجمدی صدفحات ر هن 221 مدول الاستیک صفحات ر و میزان انحراف صفحات از جهدت بارگدذاری بدر مددول الاسدتیک نانوکامپوزیت بیشترین تاثیر را داشت. در نهایت مدول الاستیک و ضخامت فاز میانی کم تدرین اثدر را بر مدول الاستیک نانوکامپوزیت داشت. واژه های کلیدی: شبیه سازیپ نانوکامپوزیت پلیمر- ر پ مدول الاستیکپ مدل المان محدودپ مدل موری- تاناکا

در این پایان نامه، مشخصات بهینه برای تیرهای کامپوزیتی دانه ای برای رسیدن به رفتار ارتعاشی مطلوب، از طریق تغییر در کسر حجمی دانه ها در نقاط مختلف تیر(خیاطی ماده) مورد بررسی قرار گرفته است. از نظر مکانیکی، دستیابی به سفتی بالا از یک سو و دفع انرژی بالا از سوی دیگر، همواره چالش برانگیز بوده است، زیرا این دو معمولاً رفتاری عکس یکدیگر از خود نشان می دهند. پلیمرها نیز از آن جمله موادی هستند که خاصیت دفع ضربه (انرژی) بسیار خوبی از خودشان نشان می دهند، اما همواره جز مواد نرم محسوب می گردند. در این رساله هدف از بهینه سازی، افزایش ضریب اتلاف در تیر ساخته شده از مواد مرکب دانه ای می باشد، بطوریکه همزمان سفتی مورد نظر در آن حفظ شود. کامپوزیت مورد نظر شامل زمینه پلیمری از جنس پلی وینیل بوتارین بوده و فاز دوم به این زمینه از جنس ماده آکوستیک الاستیک بنام فنول فرمالدهید می¬باشد. در این رساله تأثیر درصد کسر حجمی دانه(فیبر) را بروی خواص کلی کامپوزیت از جمله مدول یانگ و نیز نرخ اتلاف انرژی را بررسی کرده، و با استفاده از روش اجزای محدود، حالات مختلف لایه چینی ایجاد و نحوه عکس العمل هر یک به اعمال بار هارمونیک به تیر، بررسی و در وهله بعدی برای شش حالت مختلف چینش لایه ها در تیر، بیشترین جابجایی در تیر را به عنوان یک قید، و ضریب اتلاف را به عنوان تابع هدف انتخاب کرده و به روش sub problem approximation، بهینه سازی را انجام می دهیم و نهایتاً توزیع مختلف دانه ها در مواد متشکله در تیر را برحسب درصد کسر حجمی به دست می آوریم.

امروزه مواد مرکب نانومتری زمینه پلیمری بخش مهمی از تجارت جهانی شامل: صنعت اتومبیل (قطعات قالبگیری شده)، مهندسی الکترونیک، محصولات خانگی، صنعت بسته بندی، صنعت هواپیما سازی، تجهیزات برقی و تجهیزات امنیتی می باشد. از میان مواد مرکب نانومتری مختلف، نانوکامپوزیتهای تقویت شده با ذرات سرامیکی به خاطر ویژگی های خاصشان بطور قابل توجهی مورد بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق ماده مرکب نانومتری زمینه پلیمری تهیه و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. رزین اپوکسی به عنوان زمینه و نانوپودر آلومینا به عنوان تقویت کننده ماده مرکب نانومتری استفاده شد. اپوکسی و نانوپودر توسط همزن های high shear با یکدیگر مخلوط شده و مواد مرکب نانومتری با 2، 5 و 8 درصد وزنی آلومینا مطابق با 56/.، 41/1و 26/2 درصد وزنی تهیه شدند. نمونه های تست کشش و ضربه تهیه و تحت تست های کشش و ضربه قرار گرفتند که خواص مکانیکی آنها از قبیل مدول الاسیسیته، تنش نهایی، کرنش در نقطه شکست و انرژی ضربه بدست آمدند. نتایج نشان داد که نمونه های مواد مرکب نانومتری نسبت به پلیمر خالص تردتر بودند و خواصی مانند تنش نهایی ، کرنش در نقطه شکست و انرژی ضربه کاهش پیدا کردند. از بین نمونه های مواد مرکب نانومتری، ماده مرکب نانومتری با 5% وزنی آلومینا خواص مکانیکی بهتری داشت. نمونه های تست شده توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) عکس برداری شد که بیانگر توزیع ذرات در نمونه بودند، و همچنین با عکسبرداری از سطوح شکست، مکانیزمهای افزایش چقرمگی مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت از نمونه ها و نانوپودر طیف رامان گرفته شد تا مشخص شود در کدام نمونه فاز واسط قویتر است که مشخص شد نانوکامپوزیت با 5% وزنی آلومینا قویترین فاز واسط را داشت.