Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Moradi,Mohsen Esfahanian
مهران مرادی غریبوند (استاد راهنما) محسن اصفهانیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir hossein Shiravi
امیرحسین شیروی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigating Thermoelastic Behavior of Metal Matrix Nanocomposite Under Thermal Shock in Transient HeatTtransfer by Finite Element Method
Investigations in field of composite and nano-composite fabrication have significantly grown in past few years. In relation to elastic behavior of nanocomposite, many research have been done. This thesis is aimed at investigating thermoelastic behavior of aluminuim based nanocomposite reinforced by silicium carbide nanoparticle affected by thermalshock in transient heat transfer. In case of improving thermoelastic propertie SIC can be applied. Reinforcement efficacy depends on several parameters such as shape, reinforcements direction, reinforcements distribution, size and volume percentage. This nanocomposite is reinforced by spherical nanoparticles. Determining the effect of Diameter and volume percentage of nanoparticles is the aim of this thesis. Therfore simulatio by finite element method has been done by applying the ABAQUS software. This simulatio is done by Phytonm programming and representative volume element have been applied to reduce cost of calcuations. In this simulation Nanoparticles are randomly distributed in metal matrix. At first simulation of simple tensile test i applied to RVE and the result is verified by articles. After applying, boundry conditions of thermal shock to RVE in transient heat transfer and resulted temperature variation and thermal stress will be observed. All these processes (simulation and changing data to information) are programed and performed by computer. After all evaluations we came to conclusion that as lonh as nano particle’s diameter increases, the thermal stresses will be decreased. For example by thermal shoke exertion, the average thermal stress by 80 nm to 100 nm change in diameter, will face 40 percents decrease. The point in case of changes in thermal stresses, at the end of exertion is that the nanocomposite face 31 and 47 percents decrease for nano particles with 80nm to 120 nm diameter. Finally it worthes mentioning that temperature and thermal stresses along with diameter changes from 80 nm to 100 nm are bigger than changes from 100nm to 200 nm. Keywords: Nanocomposite, Thermoealastic behavior, Dimeter and volume percentage of nanoparticles, Transiant heat transfer, Phyton, Finite elemant method, Representative volume element
در سال‌های اخیر مطالعات و ساخت کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌ها رشد چشم‌گیری داشته است. تا کنون پژوهش‌های زیادی در مورد رفتار الاستیک نانوکامپوزیت‌ها انجام شده‌است. این پژوهش به بررسی رفتار ترموالاستیک نانوکامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده به وسیله نانوذره‌های سیلیسیوم کارباید تحت تأثیر شوک حرارتی در انتقال حرارت گذارا می‌پردازد. استفاده از سیلیسیوم کارباید برای بهبود خواص ترموالاستیک آلومینیوم گزینه‌ی مناسبی است. میزان تأثیرگذاری تقویت‌کننده در نانوکامپوزیت به عوامل متعددی مانند شکل، جهت گیری تقویت‌کننده، توزیع تقویت‌کننده،اندازه و درصد حجمی وابسته است. نانوکامپوزیت حاضر به کمک نانوذره‌های کروی شکل تقویت شده‌است. هدف از این پژوهش شناخت تأثیر دو پارامتر قطر و درصد حجمی نانوذره‌ها بر رفتار ترموالاستیک نانوکامپوزیت است. به همین منظور شبیه‌سازی به کمک روش المان محدود و با استفاده از نرم‌افزار آباکوس انجام می‌شود. این شبیه‌سازی به وسیله‌ی کد نویسی به زبان پایتون انجام شده و از دیدگاه حجمک نماینده با هدف کاهش حجم محاسبات استفاده می‌شود.در این شبیه‌سازی نانوذره‌ها به صورت تصادفی در فلز زمینه توزیع می‌شوند. در ابتدا تست کشش ساده روی حجمک نماینده شبیه‌سازی شده و نتایج این تست با نتایج مقالات صحت‌سنجی می‌شود. پس از این مرحله، شرایط مرزی شوک حرارتی تحت انتقال حرارت گذرا به حجمک نماینده اعمال شده؛ تغییرات دمایی و تنش‌های حرارتی حاصل در جسم بررسی می‌شوند. همه‌ی مراحل(مدل‌سازی تا تبدیل داده‌ها به اطلاعات) برنامه نویسی‌شده است و توسط کامپیوتر انجام می‌شود. پس از پایان بررسی‌ها مشخص شد که با افزایش قطر نانوذر‌ه‌ها تنش‌های حرارتی کاهش می‌یابد. به طور مثال در زمان اعمال شوک حرارتی، تنش‌های حرارتی میانگین با تغییر قطر از 80 نانومتر به 100 نانومتر حدود 40 درصد کاهش را تجربه می‌کند. نکته‌ی قابل توجه در مورد تغییرات تنش‌های حرارتی پس از پایان اعمال شوک حرارتی این است که نانوکامپوزیت کاهش 31 و 47 درصد را به ترتیب برای قطر نانوذره‌های 80 نانومتر و 120 نانومتر تجربه می‌کند. در پایان باید گفت تغییرات دما و تنش‌های حرارتی با تغییر قطر از 80 به 100 نانومتر نسبت به زمانی که قطر نانوذره‌ها از 100 به 120 نانومتر تغییر می‌کند، بسیار بزرگ‌تر است. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت، رفتار ترموالاستیک، قطر و درصدحجمی نانوذره‌ها، انتقال حرارت گذرا، شوک حرارتی، پایتون، روش المان محدود، حجمک نماینده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی