دانلود پایان نامه با موضوع مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

دانلود پایان نامه با موضوع مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

مقدمه :

از آنجائیکه شرکت های بزرگ در رشته نانو فناوری  مشغول فعالیت هستند و رقابت بر سر عرصه محصولات جدید شدید است و در بازار رقابت، قیمت تمام شده محصول، یک عامل عمده در موفقیت آن به شمار می رود، لذا ارائه یک مدل مناسب که رفتار نانولوله های کربن را با دقت قابل قبولی نشان دهد و همچنین استفاده از آن توجیه اقتصادی داشته باشد نیز یک عامل بسیار مهم است.

به طور کلی دو دیدگاه برای بررسی رفتار نانولوله های کربنی وجود دارد، دیدگاه دینامیک مولکولی و  محیط پیوسته. دینامیک مولکولی با وجود دقت بالا، هزینه های بالای محاسباتی داشته و محدود به مدل های کوچک می باشد. لذا مدل های دیگری که حجم محاسباتی کمتر و توانایی شبیه سازی سیستمهای بزرگتر را با دقت مناسب داشته باشند  بیشتر توسعه یافته اند.

پیش از این بر اساس تحلیل های دینامیک مولکولی و اندرکنش های بین اتم ها، مدلهای محیط پیوسته، نظیر مدلهای خرپایی، مدلهای فنری، قاب فضایی، بمنظور مدلسازی نانولوله ها، معرفی شده اند. این مدلها، بدلیل فرضیاتی که برای ساده سازی در استفاده از آنها لحاظ شده اند، قادر نیستند رفتار شبکه کربنی در نانولوله های کربنی را بطور کامل پوشش دهند.

در این پایان نامه از ثوابت میدان نیرویی بین اتمها و انرژی کرنشی و پتانسیل های موجود برای شبیه سازی رفتار نیرو های بین اتمی استفاده شده و به بررسی و آنالیز رفتار نانولوله های کربنی از چند دیدگاه  مختلف می پردازیم، و مدل های تدوین شده را به شرح زیر ارائه می نمائیم:

۱.مدل انرژی- معادل

۲.مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS

۳.مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB

مدل های تدوین شده به منظور بررسی خصوصیات مکانیکی نانولوله کربنی تک دیواره بکار گرفته شده است. در روش انرژی- معادل، انرژی پتانسیل کل مجموعه و همچنین انرژی کرنشی نانو لوله کربنی تک دیواره بکار گرفته می شود. خصوصیات صفحه ای الاستیک برای نانو لوله های کربنی تک دیواره برای هر دو حالت صندلی راحتی و زیگزاگ  در جهت های محوری و محیطی بدست آمده است.

در  مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS ، به منظور انجام محاسبات عددی،  نانو لوله کربنی با …

فهرست مطالب :

چکیده

فصل اول : مقدمه نانو  

مقدمه

فناوری نانو

معرفی نانولوله‌های کربنی

ساختار نانو لوله‌های کربنی

کشف نانولوله

تاریخچه

فصل دوم : خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی   

مقدمه

انواع نانولوله‌های کربنی

نانولوله‌ی کربنی تک دیواره SWCNT

نانولوله‌ی کربنی چند دیواره MWNT

مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی

ساختار یک نانو لوله تک دیواره

طول پیوند و قطر نانو لوله کربنی تک دیواره

خواص نانو لوله های کربنی

خواص مکانیکی و رفتار نانو لوله های کربن

مدول الاستیسیته

تغییر شکل نانو لوله ها تحت فشار هیدرواستاتیک

تغییر شکل پلاستیک و تسلیم نانو لوله ها

کاربردهای نانو فناوری

کاربردهای نانولوله‌های کربنی

کاربرد در ساختار مواد

کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی

کاربردهای شیمیایی

کاربردهای مکانیکی

فصل سوم : روش های سنتز نانو لوله های کربنی         

فرایندهای تولید نانولوله های کربنی

تخلیه از قوس الکتریکی

تبخیر/ سایش لیزری

رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارتCVD

رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما PECVD

رشد فاز  بخار

الکترولیز

سنتز شعله

خالص سازی نانولوله های کربنی

تجهیزات

میکروسکوپ های الکترونی

میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM

میکروسکوپ الکترونی پیمایشی یا پویشی SEM

میکروسکوپ های پروب پیمایشگر SPM

میکروسکوپ های نیروی اتمی AFM

میکروسکوپ های تونل زنی پیمایشگر STM

فصل چهارم : شبیه سازی خواص و رفتار نانو لوله های کربنی بوسیله روش های پیوسته  

مقدمه

مواد در مقیاس نانو

مواد محاسباتی

مواد نانوساختار

مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو

چارچوب های تئوری در تحلیل مواد

چارچوب محیط پیوسته در تحلیل مواد

روش های شبیه سازی

روش دینامیک مولکولی

روش مونت کارلو

روش محیط پیوسته

مکانیک میکرو

روش المان محدود FEM

محیط پیوسته مؤثر

روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی

مدلهای مولکولی

مدل مکانیک مولکولی ( دینامیک مولکولی)

روش اب انیشو

روش تایت باندینگ

محدودیت های مدل های مولکولی

مدل محیط پیوسته در مدلسازی نانولوله ها

مدل یاکوبسون

مدل کوشی بورن

مدل خرپایی

مدل  قاب فضایی

محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته

کاربرد مدل پوسته پیوسته

اثرات سازه نانولوله بر روی تغییر شکل

اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله

اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله

محدودیتهای مدل پوسته پیوسته

محدودیت تعاریف در پوسته پیوسته

محدودیت های تئوری کلاسیک محیط پیوسته

کاربرد مدل تیر پیوسته

فصل پنجم : مدل های تدوین شده برای شبیه سازی رفتار نانو لوله های کربنی    

مقدمه

نیرو در دینامیک مولکولی

نیروهای بین اتمی

پتانسیلهای جفتی

پتانسیلهای چندتایی

میدانهای خارجی نیرو

بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته

ارائه مدل های تدوین شده برای شبیه سازی نانولوله های کربنی

مدل انرژی- معادل

خصوصیات  محوری نانولوله های کربنی تک دیواره

خصوصیات  محیطی نانولوله های کربنی تک دیواره

مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS

تکنیک عددی بر اساس المان محدود

ارائه ۳ مدل تدوین شده اجزاء محدود توسط نرم افزار ANSYS

مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB

مقدمه

ماتریس الاستیسیته

آنالیز خطی و روش اجزاء محدود برپایه جابجائی

تعیین و نگاشت المان

ماتریس کرنش-جابجائی

ماتریس سختی برای یک المان ذوزنقه ای

ماتریس سختی برای یک حلقه کربن

ماتریس سختی برای یک ورق گرافیتی تک لایه

مدل پیوسته به منظور تعیین خواص مکانیکی ورق گرافیتی تک لایه

فصل ششم : نتایج      

نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل

خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره

خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره

نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS

نحوه مش بندی المان محدود نانولوله های کربنی تک دیواره در نرم افزار ANSYS و ایجاد ساختار قاب فضایی و مدل سیمی به کمک نرم افزار  MATLAB

اثر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانولوله های کربنی تک دیواره

نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله کد تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB

فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات   

نتیجه گیری

پیشنهادات

فهرست مراجع

۴ هزار تومان

مقطع : کارشناسی ارشد

تعداد صفحه : 225

فرمت : Doc (ورد)

حجم : 8.8 مگابایت

پسوند فایل فشرده : Zip

برنامه فشرده ساز :  Power Archiver

رمز فایل فشرده در صورت نیاز :  BeyhaghMarket.ir