تاثیر بارهای ضربه ای بر خصوصیات مکانیکی و جذب انرژی نانوفوم آلومینیوم

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: تاثیر بارهای ضربه ای بر خصوصیات مکانیکی و جذب انرژی نانوفوم آلومینیوم

ارائه دهنده: Provider: بهراد توتونچی - مهندسی عمران

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر امیر رضائی صامتی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر مصطفی مقدسی - دکتر فریدون رضائی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 12 - 1405/2/23

مکان ارائه: Place of presentation: کلاس 44

چکیده: Abstract: نانوفوم آلومینیوم به‌عنوان یک ماده ساختاری نوین با معماری سلولی منحصربه‌فرد، ترکیبی بهینه از وزن پایین و مقاومت مکانیکی بالا را ارائه می‌دهد. این ماده با کاهش قابل‌توجه وزن سازه، بهره‌وری سیستم‌های مهندسی را افزایش و بارهای استاتیکی وارد بر سازه‌ها را کاهش می‌دهد. ساختار متخلخل این ماده، انرژی ناشی از ضربه را به‌طور یکنواخت در سراسر حجم توزیع کرده و از تمرکز تنش در نقاط خاص پیشگیری می‌کند؛ این ویژگی منجر به افزایش مقاومت سازه در برابر بارگذاری‌های ضربه‌ای می‌شود. در این پژوهش، رفتار مکانیکی و ظرفیت جذب انرژی نانوفوم آلومینیوم تحت بارگذاری ضربه‌ای با استفاده از روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی به‌طور جامع مورد تحلیل قرار گرفت. هدف اصلی، ارزیابی تأثیر پارامترهای ریزساختاری، هندسی و شرایط بارگذاری بر پاسخ دینامیکی این ساختار متخلخل است. در این راستا، اثر پارامترهایی نظیر چگالی نسبی، ابعاد نمونه، دمای اولیه، ضخامت رشته‌های شبکه، تعداد بلور ساختار اولیه و فشار نهایی بارگذاری ضربه‌ای به‌صورت سیستماتیک و مقایسه‌ای بررسی شد یافته‌ها نشان داد که افزایش چگالی نسبی موجب افزایش مدول یانگ، تنش تسلیم، سرعت انتشار موج صوتی و چگالی انرژی جذب‌شده می‌شود، درحالی‌که کرنش تراکم‌پذیری و کارایی جذب انرژی کاهش می‌یابد؛ این رفتار ناشی از افزایش سختی و کاهش قابلیت تغییرشکل ساختار است. مطالعه اثر ابعاد نمونه نشان داد که افزایش اندازه نمونه منجر به افزایش مقاومت فشاری، بهبود پایداری ساختاری و افزایش ظرفیت جذب انرژی می‌شود و همزمان اثرات مرزی و ناپایداری‌های موضعی را کاهش می‌دهد. مطالعه تأثیر دما نشان داد که نانوفوم آلومینیوم در دماهای پایین‌تر عملکرد مکانیکی بهتری از خود نشان می‌دهد، زیرا افزایش دما باعث نرم‌شوندگی حرارتی ماده، کاهش مدول یانگ و تنش تسلیم و تسریع فرآیندهای تخریب سلولی می‌شود. افزایش ضخامت رشته‌های شبکه نیز با بهبود مسیرهای انتقال بار و افزایش یکنواختی توزیع تنش، سختی و پایداری کلی ساختار را تقویت کرده و از کمانش موضعی و تخریب زودهنگام جلوگیری می‌کند. تحلیل مکانیسم‌های جذب انرژی نشان داد که این فرآیند عمدتاً از طریق تبدیل انرژی مکانیکی به تغییر شکل پلاستیک، اصطکاک داخلی و انرژی حرارتی صورت می‌گیرد، و در مقیاس اتمی با تغییرات فازی، تکثیر و برهم‌کنش نابجایی‌ها و فروپاشی تدریجی سلول‌های متخلخل همراه است. یافته‌های این پژوهش بیانگر آن است که بهینه‌سازی همزمان پارامترهای ریزساختاری، هندسی و شرایط بارگذاری می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در طراحی مواد سبک با ظرفیت جذب انرژی بالا برای کاربردهای محافظتی و ایمنی در برابر ضربه ایفا کند.

فایل: ّFile: دانلود فایل