4-3-2- مقایسه منحنیهای S-N کامپوزیتهای تولید شده به وسیله فرایندهای دستی و VIP…………
4-3-3- مقایسه منحنیهای S-N به دست آمده در فرایندهای ساخت VIP و دستی با استاندارد GL………….
4-4- نتایج تصویربرداری SEM…………………………………….
4-4-1- نتایج تصویربرداری SEM از سطوح شکست خستگی نمونه های دستی………..97
4-4-2- نتایج تصویربرداری SEM از سطوح شکست خستگی نمونه های VIP………..
4-4-3- مقایسه مکانیزمهای واماندگی خستگی برای نمونه های دستی و VIP………….
فصل 5- نتیجه گیری و پیشنهادات……………………………………. 110
5-1- نتیجه گیری……………………………………. 111
5-2- پیشنهادات……………………………………. 113
6- مراجع…………………………………… 114
چکیده:
در این پژوهش، کامپوزیتهای زمینه پلیمری (رزین اپوکسی) تقویت شده توسط پارچه بافته شده از الیاف شیشهای E-glass به دو روش لایهگذاری دستی و تزریق رزین به کمک خلأ (VIP) ساخته شدند و رفتار خستگی آنها مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل از آزمون کشش، استحکام کششی در نمونههای تولید شده به روشVIP (MPa 362) بیشتر از نمونههای تولید شده به روش لایهگذاری دستی (MPa 242) بود. بر اساس نتایج آزمون خستگی کشش-کشش (1/0=R)، عمر خستگی بیشتری برای نمونههای VIP مشاهده شد در دامنه تنش MPa67، نمونههای VIP، 106×11/2 سیکل را تا زمان واماندگی تحمل کردند در حالی که، در دامنه تنش پایینتر MPa61، نمونههای دستی 105×29/1 سیکل را تحمل نمودند. تعداد سیکل واماندگی نمونههای VIP در تنش خستگی MPa200، برابر با 103×0/5 به دست آمد. اما، همین پارامتر برای نمونههای دستی در تنش خستگی پایینتر MPa150 برابر با 103×2/1 حاصل شد. با توجه به نمودار S-N رسم شده، در تعداد سیکل ثابت 100،000 دامنه تنش قابل تحمل نمونه دستی حدود MPa60 تخمین زده شد؛ در صورتی دامنه تنش متناظر برای نمونه VIP حدود MPa90 بود. با توجه به تصاویر SEM سطح شکست نمونهها، مکانیزمهای واماندگی غالب برای نمونههای ساخته شده به روش لایهگذاری دستی تحت بار خستگی به صورت جدایش لایهها و بیرون آمدن الیاف مشاهده شد. در حالی که، مکانیزمهای واماندگی برای نمونههای ساخته شده به روش VIP، جدایش الیاف از زمینه و ترک خوردن زمینه بود. نتایج حاصل از آنالیز وزنسنجی حرارتی (TGA)، تنها نشان دهنده وجود اتصال مکانیکی بین الیاف و زمینه بود، که جدایش الیاف از زمینه و بیرون آمدن الیاف مشاهده شده در تصاویر SEM را توجیه میکرد. بر اساس نتایج حاصل از این آنالیز، درصد وزنی الیاف برابر با 69% و 52% برای نمونههای ساخته شده به روش VIP و لایهگذاری دستی محاسبه شد.
فصل اول: مقدمه
1- مقدمه
1-1- کلیات
افزایش تأثیرات منفی انرژی فسیلی بر روی محیط زیست، مانند گرم شدن جهانی و بحران در دسترس بودن انرژی، بسیاری از کشورها را بر آن داشته است که از انرژیهای جایگزین دیگری مانند انرژی خورشید، باد و خورشید-هیدروژن استفاده کنند. این انرژیها تجدیدپذیر و دوستدار محیط زیست هستند، به گونهای که پاسخگوی تقاضای روزافزون بشر برای انرژی میباشند. انرژی باد، سریعترین منبع انرژی رو به رشد در جهان، یک منبع انرژی تجدیدپذیر و تمیز است. اکنون کشورهای بسیاری، به خصوص در اروپا، ایالات متحده آمریکا، چین و ملل دیگر، توجه خاصی به این منبع انرژی دارند ]1[.
بر اساس اطلاعات سازمان انرژیهای نو ایران (سانا)،استفاده از انرژی باد در طول سالیان اخیر بیشترین رشد را در مقایسه با سایر انرژیهای نو تجربه کرده است و توربینهای بادی هر روز بهینهتر و با ظرفیت توان بیشتر به بازار عرضه میشوند. تاریخچه انرژی بادی یک سیر تکاملی را به استفاده از قطعات سبک و ساده برای به حرکت درآوردن پرهها بوسیله نیروی بازدارنده[1] طی کرده است. آسیابهای بادی که در قدیم مورد استفاده قرار میگرفتند نخستین نوع توربینهای بادی بودند که به عقیده تمامی کارشناسان نخستین بار توسط ایرانیان به کار گرفته شد ]2[.
با وجود این پیشینه ارزشمند تاریخی و علیرغم پتانسیلهای موجود و مناطق مستعد بادخیز کشور، توسعه صنعت باد در ایران با پیشرفت مناسبی روبرو نشده است. در حال حاضر در وزارت نیرو، نصب MW5000 نیروگاه تجدیدپذیر در قانون برنامه پنجم توسعه هدفگذاری شده است که از این میزان MW4500 آن برای توسعه باد در نظر گرفته شده است و میتوان گفت در پنج سال آینده قریب به MW4000 بازار برای توسعه بخش خصوصی وجود خواهد داشت. هم اکنون سایتهای بادی بینالود و منجیل، بزرگترین سایتهای بادی کشور محسوب شده که تقریبا MW100 از برق مورد نیاز کشور را تامین میکنند، این مقدار سهم ناچیزی از مقدار کل انرژی برق تولید شده در کشور را تشکیل میدهد ]2[.
اما بر خلاف رویه موجود در داخل کشور، سایر کشورهای جهان به طور گسترده در راستای توسعه صنعت بادی خود گام برداشتهاند و میزان انرژی الکتریکی تولید شده بوسیله باد روز به روز سهم بیشتری از کل انرژی تولیدی جهان را تشکیل میدهد. به عنوان نمونهای از سیاستگذاریهای کلان در این زمینه میتوان به تصمیم اتحادیه اروپا برای تولید 20% از انرژی خود از منابع پاک تا سال 2020 اشاره کرد. شکل 1-1 ظرفیت کلی انرژی بادی تولیدی در جهان را تا سال 2011 را نشان میدهد ]2[.
جدول1-1 نیز میزان ظرفیت نیروگاههای بادی نصب شده در کشورهای شاخص استفاده کننده از انرژی باد را نشان میدهد.
این مطلب را هم بخوانید :
روشهای مختلف عملیات حرارتی که به کمک آنها میتوان سطح قطعات را سخت کرد، عمدتاً به دو دسته تقسیم میشوند. دستهی اول عملیاتی که منجر به تغییر در ترکیب شیمیایی سطح فولاد میشوند و به عملیات حرارتیشیمیایی یا ترموشیمی موسوماند، نظیر کربندهی، نیتروژندهی و کربن نیتروژندهی. دستهی دوم روشهایی که بدون تغییر ترکیب شیمیایی سطح و فقط به کمک عملیات حرارتی که در لایهی سطحی متمرکز شده، انجام میشوند و باعث سخت شدن سطح میگردند و به عملیات حرارتی موضعی موسوماند، مانند سخت کردن شعلهای و سختکردن القایی. در آلیاژهای آهن–کربن و فولادها، مارتنزیت از سردکردن سریع آستنیت به وجود میآید. واژهی مارتنزیت که برای مدتها فقط به ساختار سخت حاصل از سریع سرد کردن فولادهای کربنی اطلاق میشود برای قدردانی از دانشمند معروف آلمانی به نام مارتنز است. در بهکار بردن واژهی مارتنزیت، اخیراً بهجای محصولات حاصل، تأکید بیشتر بر روی طبیعت دگرگونی گذاشتهشده است. مارتنزیت فازی است که توسط یک دگرگونی مارتنزیتی یا جابجایی گروهی اتمها حاصل میشود، گرچه ممکن است فاز یادشده، ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری و خواص کاملاً متفاوتی از مارتنزیت در فولادها داشته باشد. دمایی را که دریک آلیاژ دگرگونی آستنیت به مارتنزیت شروع میشود، دمای شروع تشکیل مارتنزیت نامیده و آن را با Ms نشان میدهند. در حقیقت، Ms نشان دهندهی مقدار نیروی محرکهی ترمودینامیکی لازم برای شروع دگرگونی برشی آستنیت به مارتنزیت است. با افزایش درصد کربن، دمای Ms بهطور قابل توجهی کاهش مییابد. در حقیقت کربن موجود بهصورت محلول جامد، استحکام یا مقاومت برشی آستنیت را افزایش میدهد و بنابراین با افزایش کربن نیرومحرکهی بیشتری جهت شروع لغزش برای تشکیل مارتنزیت لازم است. این نیروی محرکهی بیشتر، با سرد کردن فولاد تا دمایی پایینتر و یا بهعبارتدیگر تحت تبرید بیشتر(Ms کمتر) به دست میآید. دمای پایان تشکیل مارتنزیت (Mf)یا دمایی که دگرگونی آستنیت به مارتنزیت دریک آلیاژ دادهشده خاتمه مییابد نیز تابعی از درصد کربن آلیاژ است.
آستنیت باقیمانده فازی نرم بوده و در دمای پایین ناپایدار است؛ بهگونهای که در دمای پایین و در حین کار به مارتنزیت ترد تبدیل میشود. تبدیل آستنیت به مارتنزیت تقریباً 4% انبساط حجمی ایجاد میکند که منجر به اعوجاج قطعات میشود. بنابراین از عملیات زیر صفر یا بازگشت چندتایی در دمایی نسبتاً بالا و یا مدتزمان طولانی برای کمینه کردن میزان آستنیت باقیمانده در فولادها استفاده میشود.
دو نوع عملیات زیر صفر وجود دارد: 1) زیر صفر سطحی که در محدوده دمایی 100- تا C°60- انجام میشود. این عملیات منجر به کاهش آستنیت باقیمانده و افزایش مقاومت سایشی میشود. 2) زیر صفر عمیق که در دماهای زیر C°125- انجام میشود.
اثرات زیر صفر عمیق عبارتاند از:
1- تبدیل آستنیت باقیمانده به مارتنزیت
2- کاهش تنشهای پسماند
3- تشکیل کاربیدهای بسیار ریز که در بین کاربیدهای درشت قرار میگیرند
4- تشکیل ابرهای نابجایی در فصل مشترک زمینهی مارتنزیتی و کاربیدها در طول فرایند همدما سازی و تشکیل کاربید
5- توزیع یکنواخت کاربیدها ،کوچک شدن اندازهی کاربیدهای ثانویه، افزایش میزان و چگالی آنها
6- افزایش مقاومت سایش خراشان و سایش خستگی
7- افزایش استحکام کششی و پایداری
8- افزایش سختی
9- پایداری ابعادی ماده
10- تولید ساختار مولکولی چگال تر
11- افزایش هدایت الکتریکی فلزات
12- افزایش مقاومت به خوردگی
پارامترهای زیر صفر عبارتاند از: نرخ سرمایش، دمای همدما سازی، زمان همدما سازی، نرخ گرمایش، دما و زمان بازگشت و دمای آستنیته کردن.
تحقیقات بسیاری بر روی فولادهایی که درصد عناصر آلیاژی و یا کربن آنها بالاست، صورت گرفته است. در این پژوهشها با حصول ترکیب مناسبی از توزیع کاربیدها و کاهش یا حذف آستنیت باقیمانده خواص فولادهای مورد مطالعه را بهبود دادهاند.
این مطلب را هم بخوانید :
فولاد 7147/1، فولادی کربوره شونده (سمانته) بوده که در ساخت قطعاتی که ترکیبی از استحکام متوسط، چقرمگی و مقاومت سایشی بالا نیاز است، مورداستفاده قرار گرفته است و گاه برای تهیهی قطعات مورد مصرف صنایع خودروسازی همچون چرخدنده و میللنگ کاربرد دارد. در فولادهایی که به منظور سختی کاری سطحی تحت عملیات کربورهکردن قرار میگیرند، با افزایش درصد کربن سطح، Ms کاهش و میزان آستنیت باقیمانده در اثر سریع سرد کردن در سطح افزایش خواهد یافت.
در این پژوهش عملیات زیر صفر عمیق به منظور بهبود خواص سایشی فولاد 7147/1 در زمانهای مختلف انجام شده است؛ در فصل دوم تحقیقات صورت گرفته بر فولادهای مختلف، فصل سوم مواد و روش تحقیق، فصل چهارم نتایج و بحث و در نهایت در فصل پنجم، نتایج حاصل و پیشنهاداتی در راستای بررسیهای بیشتر و کارآمد گردآوری شده است.
فصل دوم: مروری بر مطالب
1-2- معرفی و تاریخچه
فولاد آستنیتی آلیاژی از آهن و کربن همراه با عناصر دیگر در حالت محلول است که با عملیات نفوذی در محلول آستنیتی تجزیه و همگنسازی میشود. زمانی که فولاد حرارت داده میشود ساختار کریستالی آهن به مکعبی مرکزدار تغییر مییابد. استحالهی آستنیت به مارتنزیت از دمایی که دمای آغاز مارتنزیت یا Ms نامیده میشود، آغاز میشود. برای اغلب فولادهای خاص، استحاله همدما بوده و همانطور که دما به دمای پایان مارتنزیت میرسد (Mf)، توسعه مییابد. مقداری آستنیت، آستنیت باقیمانده، همیشه پس از سخت سازی حضور دارد. مارتنزیت بیشتر و درصد کربن بیشتر، سختی فولاد را افزایش میدهد. میزان
سپس پرسش اصلی که مبین خط مشی اصلی پژوهش است با عنوان چگونگی ارتقاء سطح کیفی زندگی ساکنان مجتمع زیستی با توجه به عوامل اجتماعی و محیطی مطرح می شود، سپس سوالهای فرعی از بطن سوال اصلی به تفکیک حوزه ها استخراج شده و در حوزه خود بسط می یابد، هدف کلی تحقیق در راستای پرسش اصلی تحت عنوان:
4- آیا تغییرات فصلی بر روی افت و خیزهای سیگنال آکوستیکی اثر دارد؟
3-2-1- نوآوری ها
1- تا کنون هیچ مطالعه ای در زمینه اثر جریان نفوذی (جریان خروجی خلیج فارس به دریای عمان) بر روی انتشار صوت در داخل کشور انجام نشده است.
2- در دنیا تا کنون هیچ مطالعه ای در زمینه اثر پراکندگی به واسطۀ جریان نفوذی در آزمایشگاه انجام نشده است.
3- مطالعه اثر ناهمگونی های قائم ناشی از دما و شوری بر روی انتشار صوت
4- شناسایی کانالهای صوتی عمیق و نیز کانال های سطحی به واسطۀ نفوذ جریان ترموهالاین در دریای عمان
3-1- نحوه انتشار صوت
این مطلب را هم بخوانید :
2-7- پراکندگی………………………………………………………………………………………………… 34
2-8- ویژگیهای پراکندگی خودبهخودی نور…………………………………………………………… 35
2-9- پراکندگی ریلی…………………………………………………………………………………………. 37
2-10- پراکندگی تصحیح شده …………………………………………………………………………….. 37
فصل سوم: نظریه هماهنگ دوم اپتیکی و جمع فرکانس از ذرات با شکل دلخواه
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………….. 40
3-1) مباحث نظری……………………………………………………………………………………………. 41
3-2- پراکندگی از ذرات با شکل دلخواه و سطحهای ساده………………………………………….. 49
3-3- پراکندگی از ذرات بیضوی…………………………………………………………………………… 50
فصل چهارم: نتایج عددی
نتایج عددی …………………………………………………………………………………………………….. 58
نتیجهگیری ………………………………………………………………………………………………………. 62
پیوست الف) …………………………………………………………………………………………………… 63
این مطلب را هم بخوانید :
پراکندگی اپتیک غیرخطی از ذرات کروی و استوانهای ………………………………………………… 63
پیوست (ب) ……………………………………………………………………………………………………. 65
ذرات بیضیگون ……………………………………………………………………………………………….. 65
منابع و مآخذ …………………………………………………………………………………………………… 66
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………. 67
چکیده:
مفهوم پذیرفتاری موثر در اپتیک غیرخطی بیان شده است و شدت پراکندگی تصحیح شده در این محیط نشان داده شده است و سپس یک ساختار تئوری برای تولید و پراکندگی هماهنگ دوم اپتیکی و بسامد مجموع نور از سطح ذرات با اشکال مختلف در دامنهی محدودی از ضریب شکستهای ثابت فراهم شده است. پراکندگی نور را میتوان برای سطحها همگن و همسانگرد با یک مجموعه متناهی از تابعهای پراکندگی توصیف کرد قوانین انتخاب با توجه به این تابعها وجود دارد. تابعهای مربوط به سطوح انطباقپذیر بر تصویر آینهای و غیرانطباقپذیر بر تصویر آینهای مستقیماً با حجم و سطح در ارتباط هستند. سرانجام توابع صریحی برای ذرات بیضی گون نشان داده شده است و الگوی پراکندگی زاویهای به عنوان تابعی برای جهتگیری ذره و یا هنگردی از ذرات نشان داده شده است.
مقدمه:
پدیدههای بسیار کاربردی در محیطهای غیرخطی اپتیکی رخ میدهد که از جملهی این پدیدهها تولید هماهنگ دوم و فرکانس مجموع است که در این رساله به طور خاص به الگوی پراکندگی این دو پدیده برای اشکال با شکل دلخواه اشاره شده است که برای بیان بهتر این موضوع ابتدا اپتیک غیرخطی به صورت مختصر توضیح داده شده است و از آنجایی که برای بدست آوردن الگوی پراکندگی نیازمند محاسبه شدت هستیم و برای محاسبه شدت پراکندگی نیازمند پذیرفتاری موثر هستیم. بعد از بیان اپتیک غیرخطی پذیرفتاری موثر شرح داده شده است و سپس وارد مسئله اصلی که بیان الگوی پراکندگی است شدهایم.
فصل اول: اپتیک غیرخطی
مقدمه:
اگر تمامی پدیدههای فیزیکی اطراف ما خطی بودند، هم فیزیک خسته کننده بود و هم زندگی بدون مشاهده بسیاری جذابیتها سپری میشد. خوشبختانه ما در یک دنیای غیرخطی زندگی میکنیم. البته به خاطر داشته باشیم که همانطور که خطی بودن فیزیک را جذاب میکند غیرخطی بودن نیز فیزیک را زیباتر میکند]1[.
پدیدههای اپتیک خطی در محیط خطی رخ میدهند و در مقابل آن پدیدههای اپتیک غیرخطی در محیط غیرخطی رخ میدهند اگر ویژگیهای اصلی این دو محیط به دنبال هم بیان شوند به درک بهتری راجع به محیط غیرخطی خواهیم رسید. به همین علت ما در اینجا پس از بیان تاریخچه توضیح مختصری راجع به این دو محیط میدهیم و سپس به صورت تخصصیتر وارد مباحث مربوط به اپتیک غیرخطی میشویم.
تاریخچه
اولین بار در سال 1961 میلادی، آزمایشی که فرانکین[1] و وین ریچ[2] در دانشگاه میشیگان انجام دادند. نشان داد که اگر نور با طول موج به بلور کوارتز تابانده شود نوری با طول موج خارج میشود و این آزمایش در واقع تولد اپتیک غیرخطی به حساب میآید. در واقع این پدیده مشاهده تولد هماهنگ دوم[3] است این آزمایش روشی در بدست آوردن تابشهای همدوس با توان بالا است که در آن میتوان طول موج کوتاهتر به دست آورد. چشمهی نور معمولی برای چنین آزمایشهایی خیلی ضعیف است. در کل میدانی در حدود یک اثر غیرخطی در محیط القا میکند که این میدان متناظر با باریکهای به شدت تقریبی است. که به همین دلیل برای مشاهده هماهنگ دوم باریکه لیزر به کار میرود ]1[. در کل بیشترین مطالعه روی این موضوع از قرن بیستم و بعد از آن صورت گرفته است.
1-1- ویژگی های محیط خطی
الف) اصل برهم نهی در این محیط صادق است: میدانیم نور یک موج الکترومغناطیس است برای اینکه اثرات ترکیب (برهم نهی) را به درستی متوجه شویم باید برایند بردار موج را در یک نقطه از فضا که در آن دو جابهجایی مستقل و با هم وجود دارند دقیقاً تعیین کنیم.
ما میتوانیم اصل برهم نهی را به بیان دیگر نیز ذکر کنیم. به این صورت تعریف میشود که اگر و جوابهای مستقل معادله موج آنگاه ترکیب خطی نیز یک جواب معادله است.
در واقع از آنجایی که امواج الکترومغناطیس دارای میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی میباشند برهم نهش این امواج را به صورت زیر نیز میتوان بیان نمود.
ب) فرکانس نور زمانی که به محیط خطی وارد میشود، به هنگام خروج از این محیط، تغییر نمیکند.
ج) در محیط خطی نوری، نور دیگر را تقویت نمیکند و باریکه نور در محیط خطی برهم کنش نمیکنند.
د) هر محیط خطی دارای یک ضریب شکست است که تغییر نمیکند و به شدت نور بستگی ندارد و فقط با سرعت نور سازگار است.
2-1- ویژگیهای محیط غیرخطی
الف) اصل بر هم نهی صادق نیست
ب) فرکانس نور زمانی که به یک محیط غیرخطی وارد میشود، به هنگام خروج از این محیط تغییر میکند.
ج) دو باریکه نور در محیط غیرخطی میتوانند با یکدیگر آمیخته شوند و یکدیگر را تقویت کنند که در این مرحله میگوییم اختلاط صورت گرفته است.