به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "نانولوله ی کربنی" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «نانولوله ی کربنی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • حامد بازوندی*، هومن فراش زاده

    استفاده از مدل های تجربی و شبه تجربی برای مدل کردن خواص نانوکامپوزیت ها به منظور پیش بینی خواص مکانیکی و شکست آن ها می تواند به کاهش هزینه و زمان و طراحی بهینه آن ها منجر شود. </strong>در این پژوهش به منظور مدل کردن خواص مکانیکی و رفتار شکست نانوکامپوزیت پلیمری تقویت شده با نانولوله های کربنی در درصدهای حجمی 5/0 درصد، 75/0 درصد و 1 درصد از مدل الیاف ناپیوسته (کوتاه) استفاده شده است. مدل الیاف ناپیوسته در پژوهش های پیشین برای مدل کردن خواص کامپوزیت ها با الیاف تقویت کننده ناپیوسته در مقیاس ماکرو مورد استفاده قرار گرفته است که با توجه به هندسه استوانه ای شکل نانولوله ها، از این روش در کار حاضر استفاده شده است، همچنین با استفاده از این مدل و نیز مدل توزیع تصادفی نانولوله ها در ماتریس اپوکسی شبیه سازی اجزای محدود خواص مکانیکی و رفتار شکست در مقیاس نانو و مزو با بهره گیری از برنامه نویسی زبان پایتون انجام گرفته است.

    کلید واژگان: مدل الیاف ناپیوسته, رفتار شکست, نانوکامپوزیت پلیمری, نانولوله های کربنی, روش اجزای محدود
    Hamed Bazvandi*, Hooman Farashzade

    The use of empirical and semi-empirical models to model the properties of nano composites to predict mechanical properties and failure leads to cost and time reduction and optimal design. In this study, discontinuous (short) fiber models were used to model the mechanical properties and fracture behavior of carbon nanotube reinforced polymer nanocomposites with volume fractions of 0.5%, 0.75%, and 1%. In previous studies, the discontinuous fiber model was used to determine the macro scale properties of composites reinforced with discontinuous fibers. In this study, a model that considers the geometric similarity between short fibers and nanotubes was used. Using this model and the model of random distribution of nanotubes in the epoxy matrix, simulations were performed using the Python programming language and the mechanical properties and fracture behavior were investigated at the Nano and mesoscales.

    Keywords: Discontinuous fiber model, Fracture behavior, Polymeric nanocomposite, Carbon nanotube, FEM
  • محمد حسین زاده، رضا پیل افکن*، علی علی جانی، وحید عرب ملکی

    در این مقاله، رفتار ارتعاشات غیرخطی میکروورق نانوکامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی در تماس با سیال ساکن بررسی شده است. معادلات حرکت با استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول صفحات و در نظر گرفتن اثر اندازه های کوچک و تغییر شکل های بزرگ به دست آمده است. خواص مکانیکی معادل با استفاده از قانون مخلوط ها تعیین شده است. معادلات غیرخطی حاکم با استفاده از روش گالرکین گسسته سازی شده و پاسخ معادله به صورت عددی به دست آمده است. پس از صحت سنجی نتایج، تاثیر مشخصات هندسی میکروورق، پارامتر اندازه های کوچک، ارتفاع سیال و کسر وزنی نانولوله های کربنی بر فرکانس های طبیعی و پاسخ دینامیکی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش ارتفاع سیال فرکانس طبیعی کاهش می یابد. همچنین، تقویت میکروورق با استفاده از نانولوله های کربنی باعث رفتار سخت شوندگی فنر نرم شونده شده و منحنی پاسخ را به طور قابل ملاحظه ای به سمت راست خم می کند. این خمش با تغییرات جزئی در فرکانس تحریک می تواند باعث بروز ناپایداری جهش شود. نمودارهای پاسخ زمانی، منحنی فاز و پوانکاره نشان می دهد که رفتار ارتعاشی متناوب، شبه متناوب و آشوبناک در سیستم اتفاق می افتد.

    کلید واژگان: تحلیل ارتعاشی, میکروورق, نانوکامپوزیت, نانولوله های کربنی, سیال ساکن, فرکانس طبیعی
    M . Hoseinzadeh, R. Pilafkan*, A. Alijani, V . Arab Maleki

    This paper discusses the nonlinear dynamic behavior of nanocomposite microplates reinforced with carbon nanotubes in contact with static fluids. Equations of motion are derived using the first-order shear deformation theory of plates and considering the size effects and large deformations. Effective mechanical properties are determined by applying the law of mixtures. By use of the Galerkin method, the nonlinear equations governing motion are discretized and the numerical solution is obtained. The results have been verified and the effect of micro-plate geometrical characteristics, small size parameter, fluid height and weight fraction of the carbon nanotubes studied on natural linear and nonlinear frequencies and the dynamic response has been evaluated. The results indicate that the natural frequency of the system decreases with increasing fluid height. The reinforcement of microplates by carbon nanotubes also results in a softening of the stiffening behavior of the spring and a substantial bending of the response curve. Depending on the excitation frequency, this bending may result in jump instability. By examining the time response, phase, and Poincaré map of the system, periodic, quasi-periodic, and chaotic vibration behavior can be observed.

    Keywords: Vibration Analysis, Microplate, Nanocomposie, Carbon Nanotube, Static Fluid, Natural Frequency
  • حسنعلی رسولی*، علی اسمعیلی

    پوشش های فوق آب گریز به دلیل خواص عالی و کاربردهای عملی گسترده، در سال های اخیر به یک موضوع تحقیقاتی مهم تبدیل شده اند. در پژوهش حاضر پوشش کامپوزیتی نیکل- نانولوله های کربنی، به دو روش الف) افزایش زبری و ب) استفاده از ماده با انرژی سطحی کم (اسید استیاریک) اصلاح سطح شد و تاثیر دو روش بر خواص پوشش با یکدیگر مقایسه شد. مورفولوژی، زاویه ترشوندگی و مقاومت خوردگی پوشش تهیه شده به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، وسیله اندازه گیری زاویه تماس و دستگاه پتانسیواستات ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد که زاویه تماس قطره آب 4 میکرولیتری روی پوشش کامپوزیتی اصلاح شده با اسید استیاریک، به 157 درجه رسید که نشان دهنده خاصیت فوق آب گریزی پوشش است و در همین راستا، چگالی جریان و نرخ خوردگی پوشش فوق، بیش از 97 درصد کاهش را نسبت به پوشش کامپوزیتی اصلاح شده با افزایش رافنس نشان داد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت حضور اسید استیاریک در پوشش فوق آب گریز می تواند به عنوان یک مانع در برابر نفوذ یون های خورنده به سطح بستر عمل کرده و نرخ خوردگی را کاهش دهد.

    کلید واژگان: رسوب دهی الکتریکی, فوق آب گریزی, نانولوله های کربنی, استئارات نیکل, مقاومت خوردگی, پلاریزاسیون
    H. A. Rasouli *, A. Esmaeili

    In the recent years, superhydrophobic coatings have attracted considerable research atention due to their excellent properties and wide practical applications. In the present study, the surface of nickel-carbon nanotube composite coating was modified by two methods A) Increasing the roughness, and B) Modification with low-surface-energy material(Stearic Acid = SA). The morphology, wetting angle and corrosion resistance of the prepared coatings were examined by field emission scanning electron microscop (FESEM), contact angle measuring instrument and potentiostat, respectively. The results showed that the contact angle of the 4 microliter water drop on the composite coating modified with SA reached 157 degrees, which indicates the superhydrophobicity of the coating. The current density and corrosion rate of the SA modified coating showed a reduction of more than 97% compared to the highly roughness coating. It was concluded that, the presence of the SA in super hydrophobic coating can act as a barrier against the penetration of corrosive ions through the coating and consequently can reduce the corrosion rate.

    Keywords: Electrodeposition, Superhydrophobicity, Carbon nanotubes, Nickel Stearate, Corrosion resistance, Polarization
  • محمدکاظم حسن زاده اقدم، یاسین کرامتی، رضا انصاری

    در این مقاله از رویکرد میکرومکانیکی موری تاناکا برای محاسبه خواص الاستیک و پیزوالکتریک کامپوزیت هیبریدی با زمینه ی پلی آمید و تقویت شده با ذرات پیزوالکتریک تیتانات زیرکونات سرب و نانولوله ی کربنی استفاده شده است. مدل سازی شامل دو مرحله است که ابتدا اثر توزیع نانولوله ی کربنی در زمینه ی پلی آمید محاسبه شده و در مرحله ی بعدی از نتایج به دست آمده برای انجام محاسبات اضافه کردن ذرات پیزوالکتریک استفاده شده است. مدل با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات پیشین اعتبار سنجی شده است. افزایش کسر حجمی ذرات پیزوالکتریک باعث افزایش مدول های الاستیک، مدول های برشی و ثوابت پیزوالکتریک می شود. مدل سازی برای حالت پخش یکنواخت و غیر یکنواخت نانولوله های کربنی انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزودن نانولوله ی کربنی، مدول های الاستیک و ثوابت پیزوالکتریک افزایش می یابند. همچنین تجمع نانولوله های کربنی باعث کاهش این مدول ها خواهد شد.

    کلید واژگان: میکرومکانیک, موری-تاناکا, پیزوالکتریک, نانولوله ی کربنی, کامپوزیت هیبریدی
    MohammadKazem HassanzadehAghdam, Yasin Keramati, Reza Ansari

    In this article, the Mori-Tanaka micromechanical approach is used to obtain the elastic and piezoelectric properties of a hybrid composite with a polyamide matrix and reinforced with piezoelectric particles of lead zirconate titanate and carbon nanotubes. Modeling consists of two steps, first, the effect of carbon nanotube distribution in the polyamide matrix is calculated, In the next step, the obtained results were used to calculate the addition of piezoelectric particles. The model has been validated with experimental results and previous studies. the increase in the volume fraction of piezoelectric particles causes an increase in the elastic and shear moduli and piezoelectric constants. Modeling for uniform and non-uniform distribution of carbon nanotubes has been done. The results show that by adding carbon nanotubes, the elastic moduli and piezoelectric constants increase. Also, the agglomeration of carbon nanotubes reduces these modules.

    Keywords: Micromechanics, Mori-Tanaka, Piezoelectric, Carbon nanotubes, Hybridcomposite
  • رضا حاجی زاده اصل، مهدی یارمحمد توسکی *

    در تحقیق حاضر، تاثیر افزودن نانولوله های کربنی بر رفتار کششی و خمشی کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت بررسی شد. در گام نخست و به منظور برهم کنش مطلوب تر نانولوله ها با زمینه اپوکسی، اصلاح سطحی آنها صورت گرفت. نانولوله های کربنی اصلاح سطحی شده در درصدهای وزنی مختلف نسبت به زمینه (1/0% ، 3/0% و 5/0%) انجام و در ادامه مخلوط های حاصله به عنوان زمینه در ساخت کامپوزیت های تقویت شده با الیاف بازالت استفاده شد. به منظور بررسی اثر افزودن نانولوله های کربنی بر رفتار مکانیکی کامپوزیت ها آزمونهای کشش و خمش سه نقطه ای روی آنها صورت پذیرفت. نتایج حاصله نشان می دهد که اولا بیشترین میزان اثربخشی نانولوله های کربنی اصلاح سطحیشده بر استحکام کششی و خمشی در کامپوزیتهای حاوی 3/0 درصد وزنی نانولوله کربنی حاصل شده است. ثانیا تاثیر مثبت نانولوله های کربنی در یک مقدار مشخص بر استحکام خمشی بیشتر از تاثیر همان میزان نانولوله کربنی بر بهبود استحکام کششی بود. ثالثا روند تغییرات انرژی شکست با افزایش مقدار نانولوله کربنی افزودهشده مشابه استحکام کششی و خمشی نمونه ها بود، بیشترین میزان جذب انرژی در ارتباط با نمونه حاوی 3/0 درصد وزنی نانولوله کربنی با بهبود 35% نسبت به نمونه شاهد حاصل شد.

    کلید واژگان: نانوکامپوزیت, نانولوله کربنی, کامپوزیت های زمینه پلیمری, نانولوله های کربنی
    Reza hajizadehAsl, MehdiYarmohammadTooski *

    In the present study, the effect of adding carbon nanotubes on the tensile and flexural behavior of basalt fiber reinforced epoxy composites was investigated. In the first step, in order to better interact the nanotubes with the epoxy surface, their surface modification was performed. Surface-modified carbon nanotubes were applied at different weight percentages relative to the matrix (0.1%, 0.3%, and 0.5%) and then the resulting mixtures were used as a matrix in the fabrication of basalt fiber-reinforced composites. In order to investigate the effect of adding carbon nanotubes on the mechanical behavior of composites, three-point tensile and flexural tests were performed on them. The results show that, firstly, the highest effectiveness of surface-modified carbon nanotubes on tensile and flexural strength is obtained in composites containing 0.3% by weight. Secondly, the positive effect of carbon nanotubes in a certain amount on flexural strength is greater than the effect of the same amount on the improvement of tensile strength. Energy was obtained in a sample containing 0.3% by weight.

    Keywords: Nanocomposites, Carbon nanotube, Polymer Composite
  • حمیدرضا صابرمنش، مهدی قناد*، سید مهدی حسینی فراش

    در این پژوهش، اثر افزودن نانولوله های کربنی به عنوان تقویت کننده به ماده ی زمینه ی پلیمری و دارای الیاف شیشه بر بار بحرانی کمانش ورق های کامپوزیتی تحت بارگذاری فشاری، به روش تجربی بررسی شده است. ورق های کامپوزیتی، مستطیل شکل از جنس الیاف شیشه/ اپوکسی و تقویت شده با 25/0، 5/0، و 0/1 درصد وزنی نانولوله ی کربنی به روش لایه گذاری دستی ساخته شده اند. این ورق ها در شرایط دوسر گیردار به یک دستگاه یونیورسال هیدرولیک اینسترون بسته شد و بار به صورت فشاری درون صفحه ای و تک محوری در راستای طولی به آنها اعمال شد. نتایج نشان داد که افزودن 5/0درصد وزنی نانولوله ی کربنی به رزین اپوکسی، بیشترین تاثیر را بر بار بحرانی کمانش این ورق ها دارد، به گونه ای که ورق های حاوی این مقدار نانولوله ی کربنی، بیشتر از دو برابر بار فشاری را نسبت به ورق مشابه بدون نانولوله ی کربنی تا رسیدن به آستانه ی کمانش، می توانند تحمل کنند. با افزایش درصد وزنی نانولوله به یک درصد، به دلیل کلوخه ای شدن نانولوله ی کربنی درون رزین اپوکسی و کاهش کیفیت پراکندگی نانولوله ها، بیشینه نیروی قابل تحمل سازه، کاهش می یابد. برای راستی آزمایی نتایج آزمایش، تحلیل کمانش ورق های کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس انجام شد و بار بحرانی کمانش حاصل از نرم افزار با نتایج تجربی مقایسه شد و تطابق خوبی به دست آمد.

    کلید واژگان: ورق کامپوزیتی, نانولوله ی کربنی, الیاف شیشه, اپوکسی, تحلیل کمانشی, بررسی تجربی
    Hamid Reza Sabermanesh, Mehdi Ghannad *, Seyed Mahdi Hossein Farrash

    In this research, buckling of polymer matrix composite plates containing unidirectional glass fibers under in-plane pressure load is investigated. Moreover, the effect of adding carbon nanotubes as reinforcement into the matrix material on the critical buckling load of composite plates is studied. Using hand lay-up method, rectangular glass/epoxy composite plates with and without carbon nanotubes were fabricated. 0.25, 0.5 and 1.0 weight percent of carbon nanotubes were added to the epoxy resin and composite plates were subjected to the longitudinal in-plane pressure load. The plates were tested under fix ended boundary conditions utilizing Instron hydraulic universal testing machine. Based on the results, adding 0.5 weight percent of carbon nanotubes has the most influence on the critical buckling load of the plates. Results show that adding 0.5 weight percent of carbon nanotubes into the matrix material increases the critical buckling load of the carbon nanotubes /glass/epoxy plate more than two times with respect to that of glass/epoxy composite plate. Furthermore, when the carbon nanotubes weight percent reaches 1 %, because of carbon nanotubes agglomeration, carbon nanotubes are not dispersed well into the epoxy resin and the critical buckling load of the composite plate decreases. To validate the results, buckling analysis of glass/epoxy composite plate was done in Abaqus finite element software. Finite element models confirm the experimental results obtained.

    Keywords: Composite Plate, Carbon Nanotube, Glass, Epoxy Fibers, Buckling Analysis, Experimental Study
  • حسن محمدی، علیرضا ستوده*

    در این پژوهش، یک رویکرد بر مبنای روش آیزوژیومتریک جهت مطالعه رفتار ارتعاشات آزاد ورق های تاخورده مورب مرکب تقویت شده با نانولوله های کربنی به صورت مدرج تابعی توسعه داده شده است. در این روش از توابع پایه بی اسپیلاین کسری غیریکنواخت به منظور تقریب هندسه و همچنین میدان تغییرمکان استفاده می گردد. این ورق ها به وسیله نانولوله های کربنی تک جداره تقویت شده اند که فرض می شود توزیع این نانولوله ها در امتداد ضخامت ورق به صورت مدرج تابعی با الگوهای مختلف است. خواص مکانیکی موثر ورق های تاخورده مورب مرکب به کمک قاعده مخلوط های اصلاح شده محاسبه گردیده است. مدلسازی ورق تاخورده مورب با دو وصله نربز انجام گرفته است که از نقاط قوت پژوهش می باشد. معادلات حاکم بر هر وصله بر مبنای تیوری ورق کلاسیک استخراج گردیده و سپس با استفاده از توابع پایه نربز گسسته سازی شده اند. فرم نهایی معادلات گسسته، پس از انتقال ماتریس های المانی هر وصله با استفاده از یک تبدیل مختصاتی مناسب و سپس اعمال شرایط پیوستگی در مرز بین وصله ها به کمک روش نوار خمشی ایجاد شده است. سپس، چندین مثال عددی برای اثبات دقت و اعتبار فرمول بندی پیشنهادی تهیه شده است. نتایج نشان می دهد که رویکرد حاضر می تواند با دقت زیادی فرکانس های طبیعی ورق تاخورده مورب را با هزینه محاسباتی کم پیش بینی نماید. در نهایت یک مجموعه نتایج جدید برای پارامترهای مختلف هندسی و مادی ورق تاخورده مورب ارایه گردیده است.

    کلید واژگان: تحلیل آیزوژئومتریک, روش نوار خمشی, ورق های مورب, ورق های تاخورده, نانولوله های کربنی
    Hassan Mohammadi, Alireza Setoodeh *

    In this research, an approach based on the isogeometric method is developed to study the free vibration behavior of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite skew folded plates. In this method, non-uniform rational B-splines basis functions are used for approximation of the geometry as well as the displacement field. The plates are reinforced by single-walled carbon nanotubes which are assumed to be graded through the thickness direction with different distribution patterns. The effective mechanical properties of composite skew folded plates are captured by the modified rule of mixtures approach. Modeling of the skew folded plate is accomplished by two non-uniform rational B-splines patches which is one of the strengths of the research. The equations of motion of each patch are derived based on classical plate theory and then are discretized using non-uniform rational B-splines basis functions. The final form of the discretized equations is generated after the transformation of the element matrices of each patch and then applying the continuity conditions along the boundary of the patches with the aid of the bending strip method. Afterward, several numerical examples are provided to prove the accuracy and reliability of the proposed formulation. The results exhibit that the present approach can precisely predict the natural frequencies of skew folded plates with a low computational cost. Eventually, a set of new results are presented for different geometrical and material parameters of the skew folded plate.

    Keywords: Isogeometric Analysis, Bending Strip Method, Skew Plates, Folded Plates, Carbon Nanotubes
  • محمدصادق فایض، علی داور*، جعفر اسکندری جم، محسن حیدری بنی
    در این مقاله، ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای مشبک کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات تعادل بر اساس تیوری برشی مرتبه اول استخراج شده است. جهت گیری نانولوله های کربنی به صورت تک محوره در راستای ضخامت فرض شده و مدول الاستیک کامپوزیت پلیمری تقویت شده با نانولوله های کربنی با استفاده از روش جمع آثار محاسبه می گردد. به منظور دستیابی به پارامتر سفتی معادل پوسته استوانه ای مشبک از روش آغشته سازی، جهت برهم نهی اثر ریب ها استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج به دست امده از نرم افزار آباکوس و مراجع معتبر استفاده شده است. مطابق نتایج به دست آمده حضور ریب های محیطی در سازه باعث افزایش فرکانس و کاهش جابجایی شعاعی می شود، همچنین ضخامت و زوایای ریب نیز در بهبود فرکانس مهم می باشند و نیز حضور نانولوله-های کربنی نقش به سزایی در تقویت سازه و افزایش فرکانس و کاهش جابجایی شعاعی در اثر بار وارده را دارد.
    کلید واژگان: استوانه کامپوزیتی, سازه های مشبک, نانولوله های کربنی, ارتعاشات
    M. S. Fayez, A. Davar *, J. Eskandari Jam, M. Heydari Beni
    In this paper, the free vibrations of a composite cylindrical grid shell reinforced with carbon nanotubes are investigated. Equilibrium equations are derived based on first-order shear deformation theory. The orientation of carbon nanotubes is assumed to be uniaxial in the direction of the assumed thickness and the elastic modulus of the polymer composite reinforced with carbon nanotubes is calculated using the Rule of mixture. In order to achieve the stiffness parameter equivalent to the shell of grid cylinders, Smeared method has been used to suppress the effect of ribs. Abaqus software and valid references have been used to validate the obtained results. According to the results, the presence of peripheral ribs in the structure increases the frequency and reduces the radial displacement. Also, the thickness and angles of the ribs are important in improving the frequency and the presence of carbon nanotubes plays an important role in strengthening the structure and Increases the frequency and decreases the radial displacement due to the applied load.
    Keywords: Composite cylinder, Grid structure, Carbon Nanotubes, Vibrations
  • رضا حسینی آراء*، محسن هادی

    در این پژوهش، یک مدل نظری بر اساس معادلات تیر اویلر-برنولی [i] اصلاح شده ی ناموضعی برای تشخیص ذرات بیولوژیکی جذب شده بر روی نانولوله های کربنی دو سر گیردار به عنوان یک نانو زیست حسگر ارتعاشی ارایه شده است. اساس کار این نانو زیست حسگرهای ارتعاشی، محاسبه دقیق تغییر فرکانس تشدید به دلیل تغییر جرم ناشی از جذب سطحی ویروس ها است. در بیشتر تحقیق های انجام شده برای سادگی محاسبات از تکیه گاه های دوسر مفصلی استفاده کرده اند، درحالی که ساخت چنین تکیه گاه هایی در مقیاس نانو تقریبا غیرممکن است. به این منظور از تکیه گاه دو سر گیردار برای تحلیل این مساله استفاده شده است و برای نخستین بار، پاسخ بسته فرکانس ارتعاشی یک نانوحسگر دوسر گیردار بر حسب مشخصات هندسی و مکانیکی نانولوله به همراه اثرهای ناموضعی، سطحی و اینرسی دورانی، ارایه گردید. اگرچه بسیاری از محققان از اثرهای تنش سطحی و اینرسی چرخشی به طور هم زمان در تحلیل ناموضعی ارتعاشی نانوحسگر چشم پوشی کرده اند، اما این پژوهش نشان می دهد که اثرهای مذکور در مقیاس نانو، نقش زیادی در تغییر فرکانس تشدید و دقت نانو زیست حسگرهای ارتعاشی داشته اند. همچنین بر پایه پاسخ به دست آمده، شش نوع ویروس متفاوت مورد بررسی قرار گرفت که براساس آنالیز حساسیت، نانو زیست حسگر طراحی شده موفق به تفکیک تغییر فرکانس و در نتیجه تشخیص آنها شد.

    کلید واژگان: نانولوله های کربنی, نانو زیست حسگر ارتعاشی, اثر ناموضعی, تنش های سطحی, اینرسی چرخشی
    Reza Hosseini Ara *, Mohsen Hadi

    In this study, a theoretical model based on the modified nonlocal Euler-Bernoulli is presented for the detection of biologically adsorbed particles on doubly clamped carbon nanotubes as resonant nano-bio-sensors. The basis of the work of these resonant nano-bio-sensors is the accurate calculation of the change in the resonant frequency because of the change in the mass due to the surface adsorption of the viruses. In most studies, simply supported ends have been used for simplicity of calculations, while it is almost impossible to build such supports at nano-scale. For this purpose, a doubly clamped ends was used to analyze this problem and for the first time, the closed-form vibration frequency response of a doubly clamped nano-sensor was presented according to the geometric and mechanical characteristics of the nanotubes along with nonlocal, surface and rotary inertia effects. Although many researchers have ignored the effects of surface stress and rotary inertia on the vibration analysis of nano-sensors, this study found that these effects at nano-scale played a major role in changing the frequency and accuracy of resonant nano-bio-sensors. Also, based on the obtained results, six different types of viruses were examined. Based on the sensitivity analysis, the designed nano-bio-sensor was able to separate the frequency change and identify them, consequently.

    Keywords: Carbon nanotubes, Resonant nano-bio-sensor, Nonlocal Effect, surface stresses, Rotary Inertia
  • علی اکبر رستم نژادچراتی، حسن عبدوس*، احسان برهانی، مجید ناصری

    در مقاله حاضر نانوکامپوزیت های چندلایه با استفاده از ورق های آلومینیوم- مس (با دو ضخامت 0/1 و 0/3میلی متر) و نانولوله های کربنی از طریق فرآیند نورد تجمعی تهیه شدند. فرآیند نورد تجمعی برای تولید نمونه های نانوکامپوزیتی تا پنج سیکل ادامه یافت. سپس آزمون های بررسی ساختار، سختی، کشش و اندازه گیری هدایت الکتریکی به منظور ارزیابی خصوصیات نمونه ها انجام پذیرفت. گلویی شدن و شکست دو سازوکار مهم در ارتباط با نحوه توزیع فلز مس در زمینه آلومینیم حین نورد تشخیص داده شدند. همچنین افزایش تعداد پاس ها ضمن بهبود پیوند لایه ها موجب از هم پاشیدن خوشه های نانولوله های کربنی و بهبود توزیع آنها در ساختار می شود. نتایج نشان می دهند که مقدار سختی آلومینیوم با افزایش ضخامت لایه مس برای کامپوزیت بدون نانولوله کربنی و نانوکامپوزیت محتوی نانولوله کربنی به ترتیب حدود 30 و 32% به ازای اعمال پنج پاس، افزایش یافته است. بیشترین میزان سختی، معادل 147ویکرز، متعلق به نمونه حاوی نانولوله کربنی و تهیه شده از ورق مس با ضخامت 0/3میلی متر و پس از اعمال پنج پاس نورد است (446% افزایش در مقایسه با آلومینیم). نتایج آزمون استحکام سنجی تاثیر ضخامت لایه مسی و نانولوله های کربنی را در افزایش استحکام تا پاس چهارم تایید می کند. بیشترین استحکام و تغییر طول تا شکست مربوط به نمونه نانوکامپوزیت چندلایه آلومینیم- مس- نانولوله کربنی در پاس چهارم است. همچنین نتایج آزمون ها مشخص می سازد که افزودن مس و نانولوله های کربنی به طور همزمان می تواند موجب افزایش استحکام و هدایت الکتریکی کامپوزیت های مورد مطالعه شود.

    کلید واژگان: نورد تجمعی پیوندی, نانوکامپوزیت, آلومینیوم, نانولوله های کربنی, خواص مکانیکی, هدایت الکتریکی
    A. Rostamnejad Charati, H. Abdoos*, E. Borhani, M. Naseri

    In the present study, multilayer nanocomposites fabricated by accumulative roll bonding (ARB) process. Aluminum sheets, copper sheets (with 0.1 and 0.3mm thickness) and multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) were used as experimental materials. The rolling process continued to five cycles. Then, microstructure, hardness, tensile strength and electrical conductivity of nanocomposites were investigated. Necking and fracturing recognized as mechanisms of copper layers distribution in the aluminum matrix. The bonding strength between layers increased with the number of cycles due to the improvement of MWCNTs distribution. The results show that the hardness of aluminum increased with increasing copper layer thickness and these increases were about 30 and 32% for composites without nano reinforcements and nanocomposites contain MWCNTs, respectively. The highest hardness (147HV), is related to the sample containing carbon nanotubes and 0.3mm copper sheet, after five rolling cycles (446% increase compared to aluminum sheets). The results confirm the positive effect of copper and the MWCNTs on the improvement of strength. The highest strength and elongation is observed in the aluminum-copper-MWCNTs nanocomposite after four cycles. The results also indicated that the addition of copper and MWCNTs can simultaneously increase the strength and electrical conductivity of the resulted composites.

    Keywords: Accumulative Roll Bonding, Nanocomposite, Aluminum, Carbon Nanotubes, Mechanical Properties, Electrical Conductivity
  • علی تکلوبیغش، علی شهرجردی*

    در این مقاله، ارتعاش آزاد یک ورق مستطیلی تابعی تقویت شده با نانولوله های کربنی با استفاده از نظریه جدید تغییر شکل برشی مرتبه بالای مثلثاتی بررسی می گردد. نانولوله های کربنی در راستای ضخامت ورق به صورت یکنواخت، متقارن و نامتقارن توزیع شده اند. بستر الاستیک پاسترناک یا دو پارامتری در مدل سازی استفاده شده و همچنین برای محاسبه خواص ورق قانون جدید مخلوط ها بکارگرفته شده است. معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده و برای یک ورق مستطیلی با شرایط مرزی چهار طرف تکیه گاه ساده با استفاده از روش ناویر حل شده اند. درنهایت اثر پارامترهای مختلف، مانند توزیع مختلف نانولوله ها، خصوصیات هندسی ورق، ثابت فنری وینکلر و ثابت برشی نوع پاسترناک، روی رفتار ارتعاشی ورق بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که مقادیر فرکانس طبیعی به ازای افزایش نسبت ضخامت به عرض ورق (h/b) و کاهش نسبت طول به عرض ورق (a/b) و نیز افزایش ضرایب بستر الاستیک افزایش می یابد به طوری که به ازای  بزرگتر از 10000 و  بزرگتر از 1000 تغییرات در مقادیر فرکانس طبیعی، بسیار کاهش یافته و محسوس نخواهد بود، همچنین بالاترین مقادیر فرکانسی مربوط به توزیع X و پایین ترین مقادیر مربوط به توزیع O می باشد.

    کلید واژگان: ارتعاش آزاد, نظریه جدید مرتبه بالای مثلثاتی, نانولوله های کربنی, بستر الاستیک
    Ali Takalubighash, Ali Shahrjerdi *

    This study explores the free vibration analysis of a functionally-graded rectangular plate which has been reinforced by carbon nanotubes (CNT) using the novel theory of trigonometric higher-order shear deformation. Carbon nano-tubes have been distributed through the thickness direction in a linear, symmetric and non-symmetric fashion. The foundation pertaining to Pasternak , or rather duo-parameter, has been utilized in the modeling; moreover, the new mixtures rule has been used for estimating the plate properties. The governing equations have been derived using the Hamilton’s principle, and the Navier’s solution has been used for dealing with a rectangular plate boundary conditions. Lastly, the effects of diverse parameters have been examined upon the vibrational behavior of the plate, such as the different distributions of CNT and the geometric properties of the plate. The results show that the amount of natural frequencies rise in proportion with an increase in the ratio of thickness to the width of the plate (h/b); a decrease in the ratio of length to the width of the plate (a/b); as well as an increase in the coefficients of the elastic foundation, such that the changes in the amounts of natural frequencies will be tremendously decreased in proportion with K> 10000 and K> 1000, and such changes will not be tangible.Furthermore, the highest amounts of frequencies will be pertinent to the X distribution, and the lowest amounts of frequencies will be pertinent to the O distribution

    Keywords: Free vibration, Novel trigonometric higher order theory, Carbon nano tubes, Elastic foundation
  • حمیدرضا اسماعیلی، هادی آروین بروجنی*
    با توجه به کارکرد متفاوت مکانیزم تیر و جرم متمرکز و اهمیت مواد نانوکامپوزیتی، در این مقاله به بررسی ارتعاشات غیر خطی تیرهای کامپوزیتی یکسرگیردار با جرم متمرکز در انتها، تحت تحریک نیروی هارمونیک پرداخته شده است. معادلات حرکت حاکم با استفاده از روش فرمول بندی دقیق هندسی استخراج گردیده است. به منظور مدل سازی خواص مکانیکی کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی از مدل موری-تاناکا استفاده گردیده است. پاسخ فرکانسی با استفاده از روش مقیاسهای چندگانه استخراج گردیده است. در نهایت به بررسی تاثیر میزان جرم متمرکز، درصد نانولوله کربنی و نیروی هارمونیک بر پاسخ فرکانسی پرداخته شده است.
    کلید واژگان: ارتعاشات غیر خطی اجباری, نانوکامپوزیت, نانولوله های کربنی, جرم متمرکز
    Hamidreza Esmaeili, Hadi Arvin Boroujeni *
    Due to the different application of the beam-attached mass structures, and also increment of the importance of nanocomposite materials, in this paper, the study on nonlinear vibrations of composite cantilever beam with tip mass under the harmonic excitation is presented. The equations of motion are derived using a geometrically exact formulation based on the Cosserat theory for rods. The Muri-Tanaka model is implemented to formulate the mechanical properties of carbon nanotube reinforced beam. The Galerkin approach is implemented to derive the linear natural frequencies and corresponding mode shapes of the mentioned beam with tip mass. The extracted mode shapes are employed to discretize the equation of motion. The discretized equations of motion, which includes geometrical and inertial non-linearitites, are solved using the method of multiple scales and the frequency response is extracted. The effect of attached mass, carbon nanotube volume fraction and the excitation force amplitude on the frequency response of the system is investigated.
    Keywords: Nonlinear Forced Vibration, Nanocomposites, Carbon nanotubes, Attached mass
  • نقی آقایی، مصطفی طالبی توتی*
    در این تحقیق، ارتعاشات آزاد پوسته های مخروطی کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربنی در محیط با دمای بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. توزیع نانو لوله‏ های ‏کربنی در راستای ضخامت پوسته به دو صورت یکنواخت و مدرج تابعی درنظر گرفته شده است. اثر بارگذاری حرارتی به صورت تنش های اولیه در نظرگرفته، معادلات حاکم با استفاد از اصل همیلتون،‏ براساس تئوری کلاسیک و‏ روابط کرنش-جابه جایی غیرخطی فون کارمن بدست آمده است. معادلات مستخرج، با استفاده از رو‏ش گلرکین گسسته سازی شده است. در این تحقیق با استفاده از توابع تیر، فرکانس پوسته مخروطی به ازای شرایط مرزی مختلف بدست آمده است. درابتدا نتایج حاضر با نتایج موجود اعتبار سنجی شده است. سپس تاثیر پارامترهای مختلف ازجمله بارگذاری حرارتی، مقدار کسر حجمی، نوع توزیع نانولوله های کربنی، شرایط مرزی مختلف و شرایط هندسی متفاوت بر روی فرکانس طبیعی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان از آن دارد که وجود بارگذاری حرارتی اولیه تاثیر قابل توجهی بر فرکانس طبیعی دارد.
    کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, پوسته مخروطی, نانولوله های کربنی, توابع تیر, دما
    Naghi Aghaei, Mostafa Talebi Tooti *
    In this research, free vibration analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) conical shells subjected to high temperature environment is investigated. The material properties of FG-CNTRC are assumed to be graded through the thickness direction. Two kinds of carbon nanotube reinforced composites including uniformly distributed (UD), CNTs are distributed uniformly through the shell thickness, and functionally graded (FG), CNTs are graded with three different distribution, are considered. The effect of thermal loading is considered as an initial stress. Applying the Hamilton’s principle based on classic theory and considering Von Karman strain-displacement relation, the governing equations are obtained. The analytical Galerkin method together with beam mode shapes as weighting functions is employed to solve the equations of motion. The results are compared with those presented in literature. In addition, the effect of various parameters such as thermal loading, boundary conditions, and different geometrical conditions are studied. It is shown that the initial thermal stresses have significant effects on the natural frequencies and cannot be neglected. Moreover, the critical buckling temperature rise of the shells can be extracted from the presented diagrams of the fundamental frequency parameters verses the temperature rise.
    Keywords: free vibration, Conical shells, Functionally graded carbon nanotube, Functions of the beam, Temperature
  • پویا محسن زاده مبارکه، حسین گلستانیان*، یعقوب طادی بنی
    نانولوله های کربنی دارای ساختارهای مختلف با محدوده قطری و طولی گسترده ای تحلیل گردید. تاثیر پارامترهای هندسی نانولوله های کربنی شامل قطر، طول و کایرالیتی بر مدول های یانگ و برشی نانولوله ها، به طور مستقل بررسی گردید. همچنین میزان کاهش مدول نانولوله کربنی در اثر وجود عیب جای خالی و افزایش تعداد و مکان عیب تعیین شده است. نتایج نشان می دهد که قطر نانولوله، تاثیر بیشتری نسبت به طول نانولوله بر خواص الاستیک دارد. با مقایسه ی نتایج به دست آمده برای نانولوله های آرمچیر، زیگزاگ و کایرال، عیب جای خالی بیشترین تاثیر را بر مدول یانگ نانولوله کایرال داشت.
    کلید واژگان: نانولوله های کربنی, روش اجزاء محدود, مدول یانگ, مدول برشی, عیب جای خالی
    Pouya Mohsenzadeh Mobarakeh, Hossein Golestanian *, Yaghoub Tadi Beni
    Carbon nanotubes are obtained from rolling a graphene sheet of a given size and at a specific direction. Due to the strong carbon-carbon covalent bonds, nanotubes have unique mechanical and electrical properties. In this paper, using finite element and molecular mechanics methods, the covalent bonds between the carbon atoms in the nanotube have been modeled using linear beam element. Carbon nanotubes with different diameter and length ranges have been analyzed. The effects of nanotube length, diameter and chirality on nanotubes Young's and shear Modului have been investigated, independently. Also, the decrease in nanotube modulus due to the number and position of vacancy defects has been determined. The results show that, nanotube diameter has a larger effect, compared to nanotube length, on elastic properties, especially Young's modulus. Comparing the results obtained for armchair, zigzag, and chiral nanotubes, vacancy defect had the most effect on chiral nanotube Young's modulus, with a chiral angle of 49.15 degrees.
    Keywords: Carbon nanotubes, finite element method, Young's modulus, Shear modulus, vacancy defect
  • سید سجاد جعفری، محمد نجاتی، محمدحسین یاس *، فرزان براتی
    در این مقاله ارتعاش آزاد ورق گرد قطاعی سوراخ دار تابعی هدفمند که با نانولوله های کربنی تقویت شده اند بررسی شده است. توزیع نانولوله های کربنی به صورت پیوسته و تغییرات تدریجی و هدفمند در راستای ضخامت ورق، به صورت کسر حجمی می باشد. ورق گرد قطاعی روی بستر الاستیک دو پارامتری وینکلر-پاسترناک قرار گرفته است. معادلات حرکت ورق با استفاده از اصل همیلتون و تئوری بهبودیافته استخراج گردیده است. این معادلات دیفرانسیل کوپل شده با استفاده از بسط سری مثلثاتی توابع تغییر مکان ها، به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده و به کمک روش عددی مربعات تفاضلی حل شده اند. نتایج به دست آمده با نتایج دیگران محققان مقایسه و مطابقت بسیار خوبی بین آن ها مشاهده شده است. درنهایت اثرات پارامترهای مختلف هندسی، توزیع های مختلف از نانولوله های کربنی در راستای ضخامت، اثر بستر الاستیک و همچنین شرایط تکیه گاهی مختلف بر روی فرکانس های طبیعی بررسی شده است.
    کلید واژگان: مواد هدفمند, نانولوله های کربنی, ارتعاش آزاد, ورق قطاعی, روش تفاضل مربعات, بستر الاستیک
    M. Nejati, S.S. Jafari Yas *, F. Barati
    In this paper, free vibration of functionally graded carbon nanotube annular sector plates is studied. Distribution of carbon nanotubes is continuous and meaningful and gradual changes of materials in the direction of thickness are in the form of volume fraction. Annular sector plate is placed on the Winkler-Pasternak two parameters elastic foundation. The motion equations of plate are derived using the Hamilton principle and the refined plate theory. These coupled differential equations are transformed to ordinary equations using the trigonometric series expansion of space variation functions and then are solved with the help of differential quadrature method. The obtained results are compared with the other researcher’s results and an excellent agreement can be observed between them. Finally, the effects of different geometric parameters, different distributions of carbon nanotubes in the thickness direction, elastic foundation, and also different boundary conditions on the natural frequencies are investigated.
    Keywords: Functionally Graded Material, Carbon Nanotube, Free Vibration, Annular Sector Plates, Differential Quadrature Method, Elastic Foundation
  • امید سام دلیری*، آزاده وطنی، علی بزرگ مهر
    نانولوله های کربنی چندجداره، که در مواد پلیمری به کار می روند، با هدف ایجاد حسگر پیزو مقاومتی در پایش سلامت سازه های مهندسی استفاده می شوند. در این مقاله، حساسیت به تغییرات کرنش در نانوماده مرکب حاوی نانولوله کربنی - اپوکسی با استفاده از تغییرات الکتریکی بررسی شد. حسگر نانوماده مرکب روی یک تیر آلومنیمی یک سر گیردار چسبانده شده است تا اعمال کرنش روی آن ممکن باشد. ابتدا نانولوله های کربنی چندجداره با درصد های مختلف وزنی از 0/01 تا 1/5، درون زمینه اپوکسی به صورت نسبتا یکنواخت توزیع شدند. این فرایند توسط یک همزن مکانیکی انجام شد. بدین ترتیب ماده ای هوشمند و مناسب برای سنجش کرنش ایجاد گردید. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی ریزساختار این حسگر بررسی شد تا نحوه توزیع نانولوله های کربنی درون زمینه اپوکسی و تشکیل شبکه رسانا مشخص شود. اثر فرایند آماده سازی نانوماده مرکب بر تغییرات الکتریکی و کرنش، طی بارگذاری مکانیکی بررسی شد. نتایج نشان داد که اختلاط اولیه اپوکسی و سخت کننده منجر به حساسیت بیشتر حسگر نسبت به تغییرات الکتریکی شده است. همچنین آماده سازی نمونه ها با دو دمای پخت 80 و 100 درجه سانتی گراد نشان داد که نمونه های ساخته شده با دمای پخت پایین تر، حساسیت بیشتری نسبت به کرنش اعمال شده دارند.
    کلید واژگان: نانولوله های کربنی, نانوماده مرکب, تغییرات مقاومت الکتریکی, حسگر
    Omid Sam Daliri *, Azadeh Vatani, Ali Bozorgmehr
    Multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) which are mixed in polymer materials could be used as a piezoresistive strain sensor for the purpose of structural health monitoring in engineering structures. In this paper, stain sensing sensitivity of CNT-epoxy nanocomposite is presented with changes in electrical resistance. Nanocomposite sensor is sticked on the aluminum cantilever beam to apply strain on it. Initially, MWCNTs with varying content from 0.01 wt% to 1.5 wt% were uniformly dispersed in the epoxy matrix. Dispersion process was conducted with shear mixing device. Therefore, a smart material was created, which was suitable for strain sensing. The microstructure of the sensor was evaluated using scanning electron microscopy to characterize typical distribution of the MWCNTs inside the epoxy matrix and form conductive networks. The effect of the preparation method (type of initial mixing, curing temperature and MWCNTs weight percent) studied on the strain and electrical changes during mechanical loading. The results showed that, initial mixing of epoxy and hardener resulted in higher sensitivity of electrical changes. Also, nanocomposite was more sensitive to strains in cantilever beam when filler content of nanocomposite was closed to the percolation threshold. In addition, sample preparation at various temperatures of 80 and 100 oc showed that the samples in lower curing temperature were more sensitive to the applied strain.
    Keywords: carbon nanotubes (CNT), Nanocomposite, electrical resistance changes, sensor
  • فرزاد ابراهیمی، سجاد حبیبی
    در این مقاله، پاسخ غیر خطی ضربه کم سرعت ورق کامپوزیتی چندلایه تقویت شده با فیبر کربن و نانولوله های کربنی در محیط حرارتی رطوبتی مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص موثر نانوکامپوزیت سه فازی با ترکیبی از معادلات هالپین تسای و مدل میکرودینامیکی به صورت سلسله مراتبی به دست می آیند. فرض شده است نانولوله های کربنی به صورت تصادفی و یکنواخت در ماتریس پخش شده اند. تاریخچه نیرو تماس بین ضربه زننده و ورق از مدل غیر خطی هرتز پیش بینی شده است. معادلات حاکم براساس اصل کار مجازی استخراج شده و به کمک روش المان محدود و انتگرال گیری زمانی نیومارک حل می گردند. نتایج عددی نشان می دهد با افزودن مقدار کمی نانولوله کربنی (1 تا 2 درصد) به کامپوزیت های تقویت شده با فیبر کربن، بیشینه نیروی تماس افزایش پیدا کرده و مقدار نفوذ و مدت زمان تماس کاهش می یابد. همچنین مشاهده شد نانولوله ها میزان خیز ورق را در برابر ضربه را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند.
    کلید واژگان: پاسخ غیر خطی ضربه کم سرعت, نانولوله های کربنی, محیط حرارتی رطوبتی, نانوکامپوزیت سه فازی, هالپین تسای
    Farzad Ebrahimi, Sajad Habibi
    In this study, Nonlinear low-velocity impact response of carbon fiber reinforced polymer(CFRP) composite plates enhanced with carbon nanotubes resting on elastic foundations in thermal environments is investigated. The effective material properties of the multi phase nanocomposite are calculated using Halpin–Tsai equations and fiber micromechanics in hierarchy. The carbon nanotubes are assumed to be uniformly distributed and randomly oriented through the epoxy resin matrix. Contact force between the impactor and the plate is obtained with the aid of the modified nonlinear Hertzian contact law models. The governing equations are derived based on principle of virtual work and solved by the finite element method with Newmark’s numerical integration method. Numerical results reveal that a small amount of CNT (1–2 percent) can increases the peak contact and decreases the peak indentation. Also the contact time duration and central deflection have decreased with increasing the CNT percentage.
    Keywords: Nonlinear low-velocity impact, CNT, Hygrothermal environments, Multi phase nanocomposite, Halpin–Tsai
  • مسعود خانی، حمیدرضا عزت پور، غلامرضا ابراهیمی *
    در سال های اخیر، به منظور کاهش مصرف انرژی و آلودگی محیطی، کاهش وزن اجزاء در صنایع مختلفی مانند اتومبیل سازی، حمل و نقل و هوا فضا، توجهات بسیاری را به خود اختصاص داده است. بنابراین کامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با ذرات آلومینا و نانوتیوب کربنی به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، جهت کاربرد در همچون صنایعی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، نانو کامپوزیت Al/CNT-Al2O3 با استفاده از 6 پاس فرآیند اتصال نورد انباشتی(ARB) تولید گردید. برای تولید این نانوکامپوزیت، از مخلوط نانولوله های کربنی چند جداره (1 درصد وزنی) و آلومینا (2 درصد وزنی) آسیای گلوله ی شده به عنوان تقویت کننده استفاده شد. تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی نانو کامپوزیت در پاس های مختلف فرآیند اتصال نورد انباشتی مورد بحث و بررسی قرارگرفت. تصاویر میکروسکپ الکترونی بهبود پراکنش تقویت کننده ها را با افزایش تعداد پاس های نورد نشان می دهد. نتایج حاصل از آزمون پراش اشعه ایکس نشان دهنده ی کاهش اندازه ی دانه ها با افزایش تعداد پاس های نورد می باشد به گونه ای که اندازه ی دانه زمینه ی از 77 نانومتر برای آلومینیم در پاس 11 به 53.3 نانومتر برای کامپوزیت در پاس 6 رسید. خواص مکانیکی کامپوزیت بهبود قابل توجه ی یافت به گونه ای که نتایج افزایش 5.9 و 3 برابری استحکام کششی و سختی نانوکامپوزیت نورد شده بعد از 6 پاس نسبت به آلومینیوم آنیل شده را تایید کردند.
    کلید واژگان: نانوکامپوزیت دوگانه زمینه فلزی, اتصال نورد انباشتی, نانولوله های کربنی, آلومینا, خواص مکانیکی
    Masoud Khani, Hamid Reza Ezatpour, Gholamreza Ebrahimi *
    In recent years, many attentions have been paid to decrease of the weight of components in automotive, transport and aeronautical industries, in respect of reduction of energy consumption and environmental pollution. Therefore, low-density aluminum alloys reinforced with nanoparticles especially CNT and Al2O3 have been broadly considered for application in such industries due to high strength/weight ratio. In current work, Al-CNT-Al2O3 nanocomposite was produced by accumulative roll bonding (ARB) after 6 passes. CNT-Al2O3 composite with 1wt% multi-wall carbon nanotube (MWCNT) and 2wt% nano-alumina was prepared by ball milling process. The effect of the ARB cycles on the microstructure and mechanical properties of nanocomposite were studied by field emission scanning electron microscopy images (FESEM), X-ray diffraction data, tensile and micro hardness results. FESEM images showed the uniform distribution and high quality bonding of carbon nanotubes in the matrix. X-ray diffraction analysis indicated the composite nanostructure formation with the crystal size of 53.3 nm after 6 cycles of ARB compared to 77 nm of Al after pass 11. The results obtained by the tensile and hardness tests showed that at the end of ARB process, ultimate strength was 5.9 times, and hardness was 3 times more than those of the annealed aluminum.
  • رضا قاضی، غلامحسن پایگانه، مجید شاهقلی *
    در این پژوهش ارتعاشات آزاد و رزونانس اولیه یک تیر نانوکامپوزیتی با میرایی داخلی بررسی شده است. فرض شده که نانولوله ها با آرایش و میانگین کسر حجمی های مختلف در طول تیر توزیع شده اند. سیستم شامل غیرخطی های هندسی و اینرسی می باشد. با اصل هامیلتون معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت سیستم استخراج شده و این معادلات توسط روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل عادی تقلیل پیدا کرده اند. برای تحلیل سیستم از تئوری اغتشاشات استفاده شده است. در تحلیل آزاد، عباراتی تحلیلی برای دامنه و فاز و فرکانس طبیعی غیرخطی به دست آورده شده است واثرات مربوط به پارامترهای سیستم نظیر ضرایب میرایی، نوع آرایش نانولوله ها، میانگین کسر حجمی و... برروی این پارامترها بررسی شده است. در تحلیل آزاد مشاهده می شود با افزایش میرایی خارجی دامنه کاهش یافته و با افزایش میانگین کسر حجمی، فرکانس طبیعی غیرخطی سیستم بزرگ تر خواهد شد. در تحلیل رزونانسی مشاهده شده است که با افزایش ضریب میرایی داخلی دامنه ی سیستم کاهش خواهد یافت و محل نقاط انشعابی سیستم تغییر می-کند. همچنین نوع آرایش نانولوله ها و میانگین کسر حجمی آن ها بر پاسخ اجباری سیستم و نقاط انشعابی تاثیر مهمی می گذارند. همچنین مشاهده می شود که با افزایش دامنه ی تحریک خارجی، دامنه ی سیستم افزایش یافته و انشعابات در ضرایب میرایی داخلی بزرگ تری به وقوع می پیوندد. یک تیر ایزوتروپیک در بیش ترین میرایی داخلی و تیر نانوکامپوزیتی در کم ترین میرایی داخلی به حالت کاملا پایدار خواهند رسید.
    کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, پایداری, تیر ویسکوالاستیک, نانولوله های کربنی, تئوری اغتشاشات
    Reza Ghazi, Gholamhasan Payghaneh, Majid Shahgholi *
    In this study, free vibrations and resonances analysis of a nanocomposite beam with internal damping is investigated. For this purpose the various distributions of carbon nanotubes with arbitrary average volume fractions are considered. System includes the geometry and inertia nonlinearities. With the aid of Hamilton principle the equations of motion are derived and using the Galerkin method are reduced to ordinary ones. To analyze the system the multiple scales method is utilized. In free analysis the analytical expressions for amplitude, phase and nonlinear natural frequency are obtained. Also, the effect of system parameters such as damping coefficients, kind of the carbon nanotube distribution, average volume fraction of nanotubes in them are probed. In free analysis, it is observed that by increasing the external damping the amplitude is decreased. Also, by increasing the average volume fraction, the nonlinear natural frequency is increased. In resonance analysis, by depicting the frequency response curves, it is observed that by increasing internal damping coefficient the amplitude is decreased and the loci of the bifurcations is changed. Also carbon nanotube distribution and average volume fractions of them on the solution and bifurcations have an important effect. Also, it is seen that by decreasing the external force, the amplitude of the system is decreased and bifurcations occur in higher internal damping coefficients. An isotropic beam in the highest and a nano-composite beam in the lowest values of internal damping coefficients become completely stable.
  • مینا کمالی مقدم، مسعود طهانی
    هدف از این مقاله بررسی رفتار شکست نانولوله ی کربنی به وسیله ی مدل اصلاح شده مکانیک مولکولی ساختاری و شبیه سازی آن به کمک روش المان محدود می باشد. مدل اصلاح شده مکانیک مولکولی ساختاری، یک المان تیر سه بعدی با مقطع عمومی است که در آن سفتی های خمشی داخل و خارج از صفحه به صورت مستقل تعریف می شود. در تحلیل های انجام شده، نانولوله ی کربنی به صورت دوسرگیردار در نظر گرفته شده و با نرخ کرنش ثابت تحت تنش کششی قرار داده می شود تا شکست در نانولوله ایجاد گردد. رفتار پیوندهای کربن-کربن به صورت غیر خطی در نظر گرفته شده که در کرنش 19% دچار گسیختگی می شود. همچنین بسته به تغییر رفتار مکانیکی پیوندها در دماهای مختلف پیش بینی می شود رفتار شکست در نانولوله ها وابسته به دمای محیط باشد. بنا به تحقیقات انجام شده، با افزایش دما، مدول یانگ نانولوله کاهش و ضریب پواسون افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما، تنش و کرنش نهایی شکست کاهش پیدا می کند. در نهایت نتایج نشان می دهد که می توان رابطه ای غیرخطی (چندجمله ای) بین دما و مدول یانگ تعریف کرد که ثوابت آن وابسته به کایرالیتی نانولوله ها تغییر می کند.
    کلید واژگان: نانولوله ی کربنی, مکانیک محیط پیوسته, رفتار شکست در نانولوله ها, اثر دما بر شکست
    Mina Kamali Moghaddam, Masoud Tahani
    The purpose of this paper is to deal with fracture behavior of carbon nanotubes with presenting a revised structural molecular mechanics model in the finite element method. Structural molecular mechanics modified model, uses a three-dimensional beam element with general section to make nanotube structural model in which bending stiffness and inversion are defined independently. In analysis which are done, a bridged carbon nanotube with constant strain rate is examined under tensile stress until the failure of nanotube. Carbon-carbon bonds behavior has been assumed nonlinearly and will be ruptured when the strain reaches 19%. It is predicted that fracture behavior in carbon nanotubes depends on the environment temperature due to mechanical behavior of carbon nanotube's bonds. Based on the present research, we found that by increasing the temperature, Poisson's ratio increases and Young's modulus decreases. Further, it can be said while the temperature increases, both the fracture ultimate strain and stress decrease. Finally, a nonlinear relationship is presented in which the constants depend on chirality of the carbon nanotubes.
    Keywords: Carbon nanotube, Continuum mechanic, Fracture behavior, Temperature effect
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال