اصلاح خواص مکانیکی کامپوزیت ها براساس نسبت استحکام به وزن در کاربردهای وسیع مورد توجه بوده است. در این کاربردها عقیده بر این است که مقاوم ترین و در عین حال سبک ترین و مقرون به صرفه ترین سازه را داشته باشیم. این سه عامل معمولا در برابر هم عمل می کنند. به همین دلیل، کاربرد الگوریتم های بهینه سازی برای اصلاح خواص مکانیکی مواد کامپوزیت از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. کاربرد الگوریتم بهینه سازی گروه ذارت (PSO) در بهینه سازی صفحات کامپوزیت متقارن متعادل هیبریدی به منظور دست یابی به کم ترین وزن و هزینه توأم با در نظر گرفتن قید فرکانس بیان شده است. در این تحقیق تابع هدف، به عنوان ترکیبی از وزن و هزینه بهینه شده است. وزن و هزینه تابع تعداد و جنس لایه ها می باشند. در حالی که، فرکانس طبیعی علاوه بر عوامل فوق تابعی از زاویه الیاف و لایه چینی نیز هست. نتایج به دست آمده از الگوریتم PSO (شامل لایه چینی های بهینه و تعداد لایه های تقویت شده با الیاف کربن و شیشه) با نتایج الگوریتم های ژنتیک (GA) و کلونی مورچه ها (ACO) مقایسه شد. نتایج، مزیت کامپوزیت هیبریدی را تایید کرد و نشان داد که PSO به نتایجی برابر و حتی در مواردی به نتایجی به تر از الگوریتم های ذکرشده رسیده است. این الگوریتم بسیار مفید و قابل رقابت با سایر الگوریتم های فرا ابتکاری می باشد.

در کار فعلی، کامپوزیت های هیبریدی جدیدی با مخلوط کردن فیزیکی نانوکلوئید طلا با PVA-Fe2O3 تهیه شده است. خواص ریخت شناسی، ترکیبی، ساختاری و اپتیکی کامپوزیت های هیبریدی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی پراکنده انرژی (EDS)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی مرئی-UV (UV-VIS) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج XRD نشان داد که Au و Fe2O3 هر دو قله هایی در ساختار دارند که توسط نتایج EDS و FTIR تأیید شد. نتایج میکروسکوپی ماهیت نانوی مواد تهیه شده را نشان داد. طیف UV-VIS لبۀ جذبی را در 440 نانومتر نشان می دهد که مربوط به PVA-Fe2O3 مخلوط با طلا است و نشانه یک جابه جایی قرمز پس از تلفیق طلا در کامپوزیت ها است. گاف انرژی کامپوزیت با افزودن محلول طلا برابر با 48/2 الکترون ولت شد.

ریزشبکه هیبریدی دوقطبی، یک ساختار نوظهور است که در سال های اخیر توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. قلب این ساختار، یک مبدل واسط است که نقشی حیاتی در این سیستم ایفا کرده و سه قابلیت ویژه دارد: (1) اتصال دوطرفه بین زیرسیستم های AC و DC، (2) تزریق توان سینوسی به شبکه AC با ضریب توان مطلوب، و (3) فراهم سازی دو باس با ولتاژ یکسان در بخش DC. این مقاله از یک اینورتر 10 سوییچه به عنوان مبدل واسط برای ریزشبکه هیبریدی دوقطبی استفاده می کند که می تواند کارآیی، قابلیت اطمینان و کیفیت توان را در هر دو بخش AC و DC بالا برد. مبدل 10 سوییچه قیمت، حجم، و اندازه ی کمتری نسبت به مبدل های واسط سه سطحی دارد. مدولاسیون و استراتژی کنترل جدیدی برای مبدل 10 سوییچه در ریزشبکه هیبریدی دوقطبی ارایه شده که برخلاف سیستم های پیشین، نیازی به یک مبدل مجزا برای متعادل سازی ولتاژ قطب های باس DC ندارد. کارآیی مدولاسیون پیشنهادی و استراتژی کنترلی مبدل 10 سوییچه ارزیابی و توسط شبیه سازی های انجام گرفته با ساختارهای پیشین و رایج مقایسه شده است. محاسبات توان تلف شده در مبدل ها و مقایسه هزینه نیمه هادی های مورد استفاده در مبدل ها نیز انجام شده و با سه مبدل واسط دیگر مقایسه شده است تا برتری مبدل واسط پیشنهادی را نشان دهد.

در این پژوهش، رفتار حرارتی و ریخت شناسی کامپوزیت هیبریدی حاصل از پلی پروپیلن- آرد چوب و مونتموریلونیت (خاک رس اصلاح شده) مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، آرد چوب و پلی پروپیلن با نسبت وزنی 60 به 40 درصد با یکدیگر مخلوط شدند و مونتموریلونیت نیز با نسبت وزنی 0، 2، 4 و 6phc استفاده گردید، همچنین سازگارکننده پلی پروپیلن مالئیک دار نیز به میزان phc 2 در تمام ترکیب ها به کار رفت. سپس نانوکامپوزیت چوب پلاستیک با استفاده از روش قالب گیری تزریقی ساخته شد و پارامترهای حرارتی شامل دمای ذوب شدن، دمای بلورینگی و درجه بلورینگی توسط تکنیک های حرارتی TGA و DSC برروی نمونه ها انجام گرفت. همچنین به منظور بررسی ریخت شناسی نانوکامپوزیت حاصل از آزمون تفرق اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار مونتموریلونیت (خاک رس اصلاح شده)، دمای ذوب شدن، دمای بلورینگی و درجه بلورینگی نانوکامپوزیت حاصل افزایش یافته و پایداری حرارتی آن بهبود می یابد. همچنین مطالعات ساختاری نانوکامپوزیت چوب پلاستیک به روش پراش اشعه ایکس نشان داد که توزیع ذرات مونتموریلونیت در زمینه پلیمری از نوع بین لایه ای است و با افزایش مقدار آن فاصله بین لایه ها کاهش می یابد.

این پژوهش به منظور ارزیابی خواص گرمایی و مکانیکی دینامیکی کامپوزیت های هیبریدی باگاس/الیاف شیشه/پلی پروپیلن انجام شد. کامپوزیت های هیبریدی با روش اختلاط مذاب ساخته شدند و خواص آنها با آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC)  و آزمون مکانیکی دینامیکی(DMA)  مورد بررسی فرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی مشخص کرد که با افزودن باگاس و الیاف شیشه، دمای ذوب و دمای بلورینگی به دماهای بالاتر انتقال یافت و درجه بلورینگی افزایش پیدا کرد. این یافته ها آشکار ساخت که باگاس و الیاف شیشه نقش عامل هسته زا را در کامپوزیت ایفا می کنند. آزمون مکانیکی دینامیکی نشان داد که با وارد کردن باگاس و الیاف شیشه به ماتریس پلی پروپیلنی، مدول ذخیره (E’) و مدول اتلاف (E”) افزایش یافته، درحالی که از فاکتور اتلاف (tan d) کاسته شد. به منظور ارزیابی اثر تقویت کنندگی با افزایش دما، ضریب اثربخشی (C) در دامنه های دمایی مختلف محاسبه و مشخص شد که در دماهای بالا بهبود خواص مکانیکی در اثر حضور الیاف، ملموس تر است. کیفیت چسبندگی الیاف- ماتریس با محاسبه فاکتور چسبندگی (A) بر حسب فاکتور اتلاف کامپوزیت (tan dc)، فاکتور اتلاف پلیمر (tan dp) و جزء حجمی الیاف (Ff) تعیین شد. مقادیر محاسبه شده فاکتور چسبندگی (A) نشان داد که با افزودن الیاف شیشه به سیستم باگاس/پلی روپیلن، چسبندگی الیاف- ماتریس بهبود می یابد. کامپوزیت هیبریدی متشکل از 25 درصد باگاس و 15 درصد الیاف شیشه، چسبندگی الیاف- ماتریس بهتری را بروز داد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله مطالعه ای پارامتریک بر روی تاثیر ضخامت و لایه چینی لایه های کامپوزیتی در فروریزی جاذب انرژی هیبریدی با مقطع دایره و جنس آلومینیوم پیچیده شده با الیاف شیشه/ اپوکسی به صورت تجربی و عددی بررسی شد. نمونه ها با استفاده از روش تزریق رزین توسط پمپ خلاء ساخته شد و تحت بار شبه استاتیک قرار گرفتند. انرژی ویژه جذب شده به عنوان معیاری برای ارزیابی جاذب های انرژی استفاده گردیده و همچنین نوع و نحوه عملکرد مکانیزم های تخریب موجود در طول فروریزی مورد بررسی کامل قرار گرفته است. در بررسی عددی، جاذب انرژی مورد استفاده توسط چند لایه المان پوسته ی مقید شده در نرم افزار ال اس داینا مدل سازی و اثر آغازگر با کاهش پیوسته طول لایه های پوسته نسبت به یکدیگر در نظر گرفته شد. ترک های بین لایه ای با اتصال قید جداشونده، طبق فرمول بندی نیرو-جدایش مدل گردید و برای از بین بردن اثرات اندازه مش از معیار طول ناحیه چسبندگی بهره برده شده است. اکثر خواص مکانیکی مورد نیاز برای مدلسازی نیز با استفاده از آزمایش های استاندارد اندازه گیری گردید. نتایج تطابق قابل قبولی بین داده های تجربی و مدلسازی عددی نشان می دهند. با افزایش ضخامت، نیروی ماکزیمم، نیروی میانگین و انرژی جذب شده (EA) افزایش یافته است. مود فروریزی لوله آلومینیومی در جاذب انرژی آلومینیومی در مقایسه با جاذب انرژی هیبریدی، از مود آکاردیونی به الماسی تغییر شکل پیدا کرد. همچنین فروریزی الیاف به صورت پیوسته و با تشکیل لایه های خم شونده به بیرون همراه بوده است.

در این تحقیق، مواد مرکب بر پایه رزین اپوکسی/ نانو ذرات سیلیکا/ الیاف کوتاه شیشه به روش قالب گیری دستی تهیه شده اند. رزین استفاده شده شامل اپوکسی و یک نوع پلی آمین به عنوان سخت کننده بودند. نانوذرات سیلیکا و الیاف شیشه (با طول متوسط 6 میلی متر) به ترتیب در سه مقدار 0، 0/75 و 1/5 درصد وزنی برای نانوذرات و 5، 10 و 15 درصد وزنی برای الیاف شیشه به ماتریس پلیمری اپوکسی افزوده شدند. پس از تهیه نمونه ها، آزمون مکانیکی کشش برای بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت انجام شده و نتایج حاصل از این آزمون تحلیل و مقایسه شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که به طور کلی با اضافه کردن 0/75 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا استحکام کششی، مدول الاستیک و ازدیاد طول تا پارگی افزایش و در حضور 1/5 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا خواص مکانیکی مذکور دچار کاهش شدند. این درحالی است که با اضافه کردن الیاف شیشه به تنهایی، مدول الاستیک به صورت پیوسته افزایش یافته اما استحکام کششی کاهش می یابد. نتایج حاصل همچنین نشان داد که حضور همزمان الیاف شیشه و نانو سیلیکا باعث افزایش مدول الاستیک و کاهش استحکام کششی و ازدیاد طول می شوند.