12094

12094

بهينه‌سازي چندهدفي محور نانوكامپوزيتي تقويت‌شده توسط نانولوله‌هاي كربني

كارشناسي ارشد

خودرو - طراحي سازه و بدنه

شهريور 1392

شهريور 1392

پروفسور محمدحسن شجاعي فرد - دكتر ابوالفضل خلخالي

چكيده با پيشرفت‌هاي علوم مهندسي در دو دهه اخير، دانشمندان موفق به ساخت مواد مركبي با تقويت كننده‌هاي در ابعاد نانو شده‌اند. از جمله‌ي اين مواد مي‌توان به نانولوله‌هاي كربني اشاره كرد. تحقيقات نشان داده است كه با افزودن درصد كمي از نانولوله‌هاي كربني به مواد پليمري مي‌توان خواص مكانيكي و الكتريكي اين مواد را تا چندين برابر بهبود بخشيد. نانوكامپوزيتهاي نانولوله كربني با توجه به وزن كم و استحكام بالايي كه دارند امروزه داراي كاربرد گسترده‌اي در صنعت هستند. براي صرفه‌جويي در هزينههاي طراحي قطعات حاصل از اين مواد ضروري است كه بتوانيم خواص اين مواد را پيش‌بيني كرده و با استفاده از نرم‌افزارهاي شبيه‌سازي نظير ABAQUS به مدل‌سازي اين مواد بپردازيم. در اين پايان‌نامه ابتدا روش‌هاي متداول پيش‌بيني خواص نانوكامپوزيتهاي نانولوله كربني شرح داده شده و سپس از دو روش متداول براي محاسبه خواص اين مواد استفاده شده است. سپس با استفاده از كوپلينگ نرم‌افزارهاي MATLAB و ABAQUS، تابعي در MATLAB توسعه داده شده است كه با فراخواني ABAQUS به محاسبه خواص اين مواد با هر درصد حجمي نانولوله‌هاي كربني مي‌پردازد. با استفاده از اين روش تحليل محور محرك نانوكامپوزيتي خودرو به سهولت صورت پذيرفته است. اين محور متشكل از نانوكامپوزيت‌هاي نانولوله كربني با آرايش تابعي نانولولهها مي‌باشد. نتايج اين تحليل‌ها نشان داده است كه نحوه آرايش نانولوله‌ها در پليمر تاثير بسزايي در رفتار نهايي محور خواهد داشت. در نهايت بهينه‌سازي چندهدفي محور محرك خودرو توسط الگوريتم NSGAII انجام شده است و با مقايسه نتايج اين بهينه‌سازي با محور كامپوزيتي مشابه، اين نتيجه حاصل شده است كه در صورت استفاده از نانوكامپوزيت‌هاي نانولوله‌كربني، مي‌توان به وزن كمتر، نخستين فركانس طبيعي بيشتر و گشتاور بحراني كمانش بيشتري دست يافت. كلمات كليدي: محور محرك خودرو، نانوكامپوزيت، نانولوله كربن، آرايش تابعي، بهينه‌سازي چندهدفي، NSGAII