فایل بصورت word میباشد و بدلیل تعداد زیاد عکس های موجود در این پایان نامه حجم فایل بنسبت زیاد میباشد
تعداد صفحه : 220
این پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک میباشد
فهرست مطالب
1-1 مقدمه.. 4
1-2 معرفی نانولوله‌های کربنی.. 5
1-2-1 ساختار نانو لوله‌های کربنی.. 5
خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی.. 14
2-1 مقدمه.. 15
2-2 انواع نانولوله‌های کربنی.. 16
2-2-1 نانولوله‌ی کربنی تک دیواره (SWCNT). 16
2-2-2 نانولوله‌ی کربنی چند دیواره (MWNT). 19
2-3 مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی.. 21
2-3-1 ساختار یک نانو لوله تک دیواره.. 21
2-3-2 طول پیوند و قطر نانو لوله کربنی تک دیواره.. 24
2-4 خواص نانو لوله های کربنی.. 25
2-4-1 خواص مکانیکی و رفتار نانو لوله های کربن.. 29
2-4-1-1 مدول الاستیسیته.. 29
2-4-1-2 تغییر شکل نانو لوله ها تحت فشار هیدرواستاتیک.. 33
2-4-1-3 تغییر شکل پلاستیک و تسلیم نانو لوله ها.. 36
2-5 کاربردهای نانو فناوری.. 39
2-5-1 کاربردهای نانولوله‌های کربنی.. 40
2-5-1-1 کاربرد در ساختار مواد.. 41
2-5-1-2 کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی.. 43
2-5-1-3 کاربردهای شیمیایی.. 46
2-5-1-4 کاربردهای مکانیکی.. 47
روش های سنتز نانو لوله های کربنی .. 55
3-1 فرایندهای تولید نانولوله های کربنی.. 56
3-1-1 تخلیه از قوس الکتریکی.. 56
3-1-2 تبخیر/ سایش لیزری.. 58
3-1-3 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت(CVD). 59
3-1-4 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما (PECVD ).. 61
3-1-5 رشد فاز بخار.. 62
3-1-6 الکترولیز.. 62
3-1-7 سنتز شعله.. 63
3-1-8 خالص سازی نانولوله های کربنی.. 63
3-2 تجهیزات.. 64
3-2-1 میکروسکوپ های الکترونی.. 66
3-2-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM). 67
3-2-3 میکروسکوپ الکترونی پیمایشی یا پویشی (SEM). 68
3-2-4 میکروسکوپ های پروب پیمایشگر (SPM). 70
3-2-4-1 میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM). 70
3-2-4-2 میکروسکوپ های تونل زنی پیمایشگر (STM). 71
شبیه سازی خواص و رفتار نانو لوله های کربنی بوسیله روش های پیوسته 73
4-1 مقدمه.. 74
4-2 مواد در مقیاس نانو.. 75
4-2-1 مواد محاسباتی.. 75
4-2-2 مواد نانوساختار.. 76
4-3 مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو.. 77
4-3-1 چارچوب های تئوری در تحلیل مواد.. 77
4-3-1-1 چارچوب محیط پیوسته در تحلیل مواد.. 77
4-4-1 روش دینامیک مولکولی.. 79
4-4-2 روش مونت کارلو.. 80
4-4-3 روش محیط پیوسته.. 80
4-4-4 مکانیک میکرو.. 81
4-4-5 روش المان محدود (FEM). 81
4-4-6 محیط پیوسته مؤثر.. 81
4-5 روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی.. 83
4-5-1 مدلهای مولکولی.. 83
4-5-1-1 مدل مکانیک مولکولی ( دینامیک مولکولی).. 83
4-5-1-4 محدودیت های مدل های مولکولی.. 87
4-5-2 مدل محیط پیوسته در مدلسازی نانولوله ها.. 87
4-6 محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته.. 95
4-6-1 کاربرد مدل پوسته پیوسته.. 97
4-6-2 اثرات سازه نانولوله بر روی تغییر شکل.. 97
4-6-3 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله.. 98
4-6-4 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله.. 99
4-6-5 محدودیتهای مدل پوسته پیوسته.. 99
4-6-5-1 محدودیت تعاریف در پوسته پیوسته.. 99
4-6-5-2 محدودیت های تئوری کلاسیک محیط پیوسته.. 99
4-6-6 کاربرد مدل تیر پیوسته .. 100
مدل های تدوین شده برای شبیه سازی رفتار نانو لوله های کربنی .. 102
5-2 نیرو در دینامیک مولکولی.. 104
5-2-1-2 پتانسیلهای چندتایی.. 109
5-2-2 میدانهای خارجی نیرو.. 111
5-3 بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته.. 111
5-4 ارائه مدل های تدوین شده برای شبیه سازی نانولوله های کربنی.. 113
5-4-1 مدل انرژی- معادل.. 114
5-4-1-1 خصوصیات محوری نانولوله های کربنی تک دیواره.. 115
5-4-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله های کربنی تک دیواره.. 124
5-4-2 مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS. 131
5-4-2-1 تکنیک عددی بر اساس المان محدود.. 131
5-4-2-2 ارائه 3 مدل تدوین شده اجزاء محدود توسط نرم افزار ANSYS. 141
5-4-3 مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB 155
5-4-3-1 مقدمه.. 155
5-4-3-2 ماتریس الاستیسیته.. 157
5-4-3-3 آنالیز خطی و روش اجزاء محدود برپایه جابجائی.. 158
5-4-3-4 تعیین و نگاشت المان.. 158
5-4-3-5 ماتریس کرنش-جابجائی.. 161
5-4-3-6 ماتریس سختی برای یک المان ذوزنقه ای.. 162
5-4-3-7 ماتریس سختی برای یک حلقه کربن.. 163
5-4-3-8 ماتریس سختی برای یک ورق گرافیتی تک لایه.. 167
5-4-3-9 مدل پیوسته به منظور تعیین خواص مکانیکی ورق گرافیتی تک لایه 168
نتایج.. 171
6-1 نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل.. 172
6-1-1 خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره.. 173
6-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره.. 176
6-2 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS. 181
6-2-1 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 ]54MATLAB [ 182
6-2-2 اثر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانولوله های کربنی تک دیواره 192
6-3 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله کد تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB 196
نتیجه گیری و پیشنهادات .. 203
7-1 نتیجه گیری.. 204
7-2 پیشنهادات.. 206
فهرست مراجع 207
پایان نامه مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی