آخرین دستاوردها
خانه - دستاوردها و اختراعات - کنترل رفتار دینامیکی نانو ورق‎های کربنی در سازه‎ها ممکن شد

کنترل رفتار دینامیکی نانو ورق‎های کربنی در سازه‎ها ممکن شد

محققان دانشگاه کاشان در تحقیقاتی تئوری به مدلسازی نانو ورق‌های کربنی پرداختند که روی سطح آنها یک پوشش نانو متری قرار دارد. در این طرح، امکان کنترل رفتار دینامیکی این نانو ورق‌ها توسط عوامل مختلف به منظور بهبود عملکرد آنها در سازه‌های متفاوت بررسی شده است. نانو‌ ورق‌های کربنی در سیستم‌های هوشمند میکرو الکترومکانیک و نانو الکترومکانیک کاربردهای فراوانی دارند. در این تحقیق تلاش شده تا با استفاده از لایه‌های حسگر و محرک در سطوح زیر و بالای نانو ورق‌های کربنی، رفتار دینامیکی این نانو ورق‌ها تحت کنترل نیروی‌های دینامیکی اعمال شده قرار گیرد. به نظر می‌رسد وجود یک حسگر و محرک در سطح آنها سبب شود گستره‌ کارایی این نانو ورق‌ها افزایش یابد.

به گفته‌ دکتر علی قربان پور، در این تحقیقات تئوری، یک نانو ورق کربنی در نظر گرفته شده که با لایه‌هایی نانو متری از اکسید روی پوشش داده شده و یک نانو سازه‌ ساندویچی را تشکیل داده است. این لایه‌ها نقش حسگر و محرک را دارند. به این ترتیب، کنترل رفتار کمانش دینامیکی نانو سازه‌ مذکور مورد بررسی و مدل سازی قرار گرفته است. این نتایج تئوری باعث افزایش دقت جواب‌ها جهت ساخت نمونه‌ عملی آن خواهد شد. قربان‌پور در ادامه افزود: به کمک این نتایج می‌توان حسگرها و محرک‌هایی را برای نانو ورق‌های کربنی طراحی کرد و بدین ترتیب عملکرد آنها را بهبود بخشید. همچنین با استفاده از پوشش اکسید روی، از خوردگی در نانو سازه‌ی مذکور جلوگیری کرد. از طرفی توانایی کنترل رفتار دینامیکی نانو سازه با استفاده از کنترلر فراهم می‌شود. از نتایج این طرح می‌توان در طراحی و ساخت نانو زلزله سنج‌ها، صنایع نفت و گاز، هوافضا، دریانوردی، ماشین‌ها و … استفاده نمود. همانگونه که اشاره شد، در این تحقیق کمانش دینامیکی غیر خطی یک نانو ورق ساندویچی پیزوالکتریک تحلیل شده است. در واقع هسته این نانو ورق از یک نانو ورق کربنی ارتوتروپیک ویسکوالاستیک تحت میدان مغناطیسی تشکیل شده که با لایه‌های پیزوالکتریک ویسکوالاستیک اکسید روی (ZnO) تحت میدان الکتریکی پوشانده شده است.

به منظور دستیابی به محدوده‌ پایداری دینامیکی، از روش‌های عددی تفاضلات مربعی، تفاضلات مربعی هارمونیک و تفاضلات مکعبی استفاده شده است. این محقق در خصوص نتایج حاصل شده نیز گفت: طبق نتایج، با استفاده از کنترلر تناسبی-مشتقی، رفتار دینامیکی نانو سازه قابل کنترل است. این نوع کنترلر یکی از انواع کنترلر‌هاست که سیگنال ورودی سیستم را با جا به جایی و سرعت سیگنال خروجی متناسب نموده و این فرایند را تا جایی ادامه می‌هد که پاسخ دینامیکی سازه متناسب و بهینه شود. در واقع اعمال ولتاژ خارجی به محرک، یک پارامتر مؤثر در کنترل سیستم است. همچنین با اعمال میدان مغناطیسی به نانو ورق کربنی، می‌توان محدوده‌ی پایداری دینامیکی سیستم را کنترل نمود. این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر علی قربان پور آرانی (عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان) و دکتر رضا کلاه چی و دکتر محمد شریف زارعی (فارغ التحصیلان این دانشگاه) است که نتایج آن در مجله‌ Composite Structures (جلد ۱۳۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۵۰۶ تا ۵۲۶) منتشر شده است.

ایسنا

لینک کوتاه: http://iranetavana.ir/?p=7003

نظر خود را بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شد.خانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

معادله امنیتی *