|
عنوان
|
تأثیر اکسیداسیون سطحی بر رفتار مکانیکی ورقهای نازک آلومینیومی
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژه‌ها
|
ورقهای نازک آلومینیوم – پارامترهای مکانیکی – روش دینامیک مولکولی – اثرات دما و ضخامت لایه اکسید
|
|
چکیده
|
ورقهای آلومینیومی با توجه به خواص ویژه خود از جمله چگالی پایین و شکلپذیری بالا دارای کاربردهای متنوع در صنایع مختلف همچون هوافضا، حملونقل، خودروسازی، صنایع بستهبندی، صنایع الکتریکی، صنایع ساختمانی و ... هستند. امروزه درصد بالایی از ورقهای آلومینیوم تولیدی در جهان در صنایع ساختمانی و سازهها مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله آن میتوان به در و پنجره، سقفهای آلومینیومی داخل و خارج ساختمانها و کارخانهها، ورقهای روکشدار پیشساخته آلومینیومی برای نمای ساختمانهای عظیم، ویترین مغازهها، دربها، سایهبانها، تجهیزات و وسایل معماری و تجهیزات هدایت آب باران اشاره کرد. با توجه به پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه ساخت ورقهای آلومینیمی، در حال حاضر امکان تولید این قطعات با ضخامتهای بسیار پایین و در حتی در مقیاس نانو فراهم شده است. ورقهای آلومینیمی با ضخامت نانو در بهبود تولید مواد بر پایه سیمان، بهبود طرح اختلاط، عملکرد و کارایی بتن، و همچنین بهبود خواص مکانیکی و حجمی خاک رس کاربردهای متنوعی را داراست. در این پژوهش باتوجه به کاربرد گسترده ورقهای نازک آلومینیومی در زمینههای مختلف به بررسی رفتار مکانیکی این مواد با استفاده از شبیهسازی عددی برمبنای روش دینامیک مولکولی پرداخته میشود. با توجه به واکنشپذیری بالا آلومینیوم در مجاورت اکسیژن، این ورقها عموماً دارای لایههای نازک از اکسیدآلومینیوم در سطح خود هستند که به میزان قابلتوجهی بر روی رفتار مکانیکی این نمونهها تأثیر میگذارد. از این رو در مدلسازی اولیه صورت گرفته از مدل هسته فلزی و پوسته اکسیدفلزی استفاده میشود که در آن امکان بررسی تاثیر ضخامتهای مختلف لایه اکسید سطحی بر رفتار مکانیکی ورقهای نازک آلومینیومی امکانپذیر است. پس از ایجاد ساختار اولیه اتمی، المانهای حجمی نمونه تحت شرایط محیطی پایدارسازی شده و انرژی آنها کمینهسازی میشود. به منظور بررسی رفتار مکانیکی، نمونهها تحت آزمونهای مختلف مکانیکی ارزیابی شده و پارامترهای مختلف مکانیکی آنها از جمله مدول یانگ، مدول بالک، مدول برشی و درایههای مختلف ماتریس خواص ماده در دماهای مختلف اندازهگیری میشود. دقت مدلسازیهای صورت گرفته از آزمونهای مکانیکی با نتایج آزمایشگاهی موجود صحتسنجی شده است. براساس نتایج حاصل، افزایش درصد ضخامت لایه اکسید منجربه کاهش ضریب پواسون، افزایش مدول یانگ، مدول بالک و مدول برشی در ورقهای آلومینیمی میشود. همچنین با افزایش دما خواص مکانیکی نمونهها مانند مدول یانگ، مدول برشی و مدول بالک کاهش مییابد. براساس نتایج عددی، روابطی تحلیلی برای تعیین پارامترهای مختلف مکانیکی ورقهای نازک آلومینیومی با ضخامتهای مختلف از لایه اکسیداسیون سطحی در دماهای مختلف ارائه گردید. مقایسه روابط تحلیلی بدست آمده با دادههای آزمایشگاهی، بیانگر دقت مناسب آنها و همچنین قابلیت تعمیمپذیری روابط حاصل به ورقهای آلومینیمی ابعاد میکرو و ماکرو است
|
|
پژوهشگران
|
امیر رضائی صامتی (استاد راهنما)، حسین عباسی (دانشجو)
|