۱۱ نتیجه برای رفتار مکانیکی
مسعود طهانی، علی محمد ناصریان نیک،
دوره ۱۴، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
این پژوهش قصد دارد اطلاعات جدیدی درباره رفتار مکانیکی مولکول دو رشته¬ای دی¬اِن¬اِی ارائه دهد. به این منظور، مجموعه¬ای از شبیه¬سازی¬های دینامیک مولکولی توسعه‌یافته با جزئیات اتمی بر روی دی¬ان¬ای دوازده- پاره¬ای انجام می¬شود. محاسبات دینامیک مولکولی با استفاده از روش حلال بُرن تعمیم یافته- مساحت سطح قابل دسترس و دینامیک لانگوینی صورت می¬گیرد. منحنی¬های تنش- کرنش دی¬ان¬ای که تحت زاویه¬ها و سرعت¬های مختلف کشش به دست می¬آید مورد تحلیل قرار گرفته و نقش سرعت کشش و زاویه کشش در تعیین خواص بیومکانیکی دی¬ان¬ای دو رشته¬ای طول کوتاه بررسی می¬شود. نتایج به دست آمده نشان می¬دهد چقدر رفتار مولکول دی-ان¬ای تحت تأثیر نیروهای کششی می¬تواند پیچیده باشد. از طریق تحلیل در سطح جفت بازهای تغییر شکل مولکول، طی فرآیندهای کشش، پایداری سازه¬ای مولکول دی¬ان-ای-ای که در معرض کشش زاویه¬دار با سرعت¬های کشش مختلف قرار می¬گیرد و نیز مسیرهای متفاوت برای جدایش دی¬ان¬ای دو رشته¬ای مطالعه می¬گردد. پایداری سازه¬ای دی¬ان¬ای دو رشته¬ای می¬تواند وابسته به سرعت و زاویه کشش باشد. در حالی که پایداری سازه¬ای با کاهش سرعت کشش می¬تواند به طور قابل ملاحظه¬ای کاهش یابد، کشش دی¬ان¬ای تحت زوایای مختلف اثرات متفاوت و غیرقابل پیش¬بینی بر پایداری ساختار آن خواهد داشت.
محمد مهدی ملکوتی، عباس منتظری هدش،
دوره ۱۶، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۵ )
چکیده
با توجه به دقت و اعتبار روش‌های مبتنی بر رفتار اتمی مانند شبیه‌سازی دینامیک مولکولی (MD)، امروزه این روش‌ها نقش بسیار مهمی در زمینه مدلسازی ورقه‌های تک لایه گرافن ایفا می‌کنند. با این حال، استفاده از این روش‌ها به دلیل هزینه‌های محاسباتی بالا تنها محدود به سیستم‌های با اندازه کوچک می‌باشد. علاوه بر این، با توجه به طبیعت گسسته گرافن، از روش‌های مبتنی بر مکانیک محیط پیوسته نمی‌توان برای مطالعه ویژگی‌های مکانیکی آن استفاده کرد. برای غلبه بر این مسائل، در این پژوهش، روش جدید المان محدود در مقیاس اتمی (AFEM) براساس پتانسیل ترسوف- برنر توسعه داده شده است. بهره‌وری روش پیشنهادی از لحاظ دقت و سرعت با استفاده از یک مثال عددی برای ورق گرافن و مقایسه نتایج با شبیه‌سازی دینامیک مولکولی نشان داده شده است. مقایسه نتایج، نشان‌دهنده دقت بسیار بالای روش پیشنهادی می-باشد. این در حالی است که سرعت این روش تقریبا ۱۰۰ برابر روش دینامیک مولکولی است. همچنین برای درک بهتر روش، تاثیر عوامل موثری همچون طول اولیه پیوند در ساختار‌های غیرتعادلی و نیز تعداد اتم‌ها بر روی سرعت شبیه‌سازی بررسی شده است. لازم به ذکر است که، تاکنون در تمامی مطالعات انجام شده در حوزه ارزیابی رفتار مکانیکی نانوساختارها بر مبنای روش AFEM، شرایط مرزی دوره‌ای در نظر گرفته نشده است. در همین راستا، برای اعمال شرایط مرزی دوره‌ای در روش AFEM، این روش، توسعه داده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که نتایج روش المان محدود مقیاس اتمی بدون لحاظ کردن شرایط مرزی دوره‌ای، اختلاف زیادی با نتایج دینامیک مولکولی دارد.
بهزاد مهرافروز، امیر شاملو، کیخسرو فیروزبخش،
دوره ۱۶، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۵ )
چکیده
اکتین فراوان‌ترین پروتئین درون یاخته‌ای و یکی از سه جز اصلی چارچوب یاخته است که در مقابل بارهای کششی از یاخته محافظت می‌کند. بدین منظور، با توجه به دقت و اعتبار روش‌های مبتنی بر رفتار اتمی مانند دینامیک مولکولی، در این مقاله با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی به بررسی رفتار مکانیکی پروتئین اکتین پرداخته شده است. اکتین در داخل یاخته به دو صورت تکپار ATP و ADP وجود دارد. در همین راستا در این پژوهش رفتار مکانیکی هر دو فرم تکپار اکتین مطالعه شده است. با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی هدایت‌شده، تکپار اکتین تحت بارگذاری کششی قرار گرفته و تأثیر ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایت‌شده بر رفتار مکانیکی اکتین بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها حاکی از است که با افزایش ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایت‌شده، سختی معادل تکپار اکتین افزایش یافته در حالت اکتین ADP به ۲۱۵,۱۶ pN/Å و برای حالت ATP به ۲۲۸.۲۴ pN/Å همگرا میشود. همچنین نشان داده شد که تکپار اکتین ATP در بارگذاری کششی، رفتار سخت‌تری نسبت به تکپار ADP نشان میدهد. به‌منظور مطالعه دقیق‌تر رفتار تکپار ATP و ADP، تعداد پیوندهای هیدروژنی و انرژی غیر پیوندی میان این مولکول نوکلئوتیدی و پروتئین اکتین مطالعه شده است. صحه‌گذاری نتایج پژوهش بر مبنای مقایسه طول پایسته محاسبه شده و مطالعات گذشتگان، صورت گرفته است. طول پایسته محاسبه‌شده برای اکتین برابر ۱۵.۶۱ آنگستروم است که خطای قابل قبول ۲.۳۸ درصدی با مقادیر گزارش شده در مطالعات گذشتگان دارد.
زهرا متین قهفرخی، مهدی مقیمی زند، مهدی سلمانی تهرانی،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
این مقاله به مطالعه و تدوین مدل ساختاری مناسب برای توصیف رفتار مکانیکی بافت کبد می‌پردازد. برای این منظور تغییرشکل بافت کبد در آزمون فشار تکمحوره، بر اساس دو مدل ساختاری هایپرالاستیک و هایپرویسکوالاستیک، به ازای دو نرخ کرنش متفاوت، بهصورت تحلیلی و عددی مطالعه و بررسی شده است. مدل‌ها بر پایۀ تابع انرژی چندجمله‌ای استخراج و ضریب‌های معادلۀ ساختاری با استفاده از برازش نمودار تنش-کرنش حاصل از این دو مدل بر نتایج تجربی موجود، به‌دست آمده‌اند. همچنین برای تعیین رفتار بافت در شرایط بارگذاری دیگر، مدل‌ها برای بارگذاری کشش تکمحوره و برش نیز بررسی شده‌اند. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از نرم‌افزار آباکوس، که هر دو مدل در آن بهصورت پیش‌فرض وجود دارند، انجام شده‌اند. به‌منظور اعتبارسنجی روش‌های نظری، نتایج حل تحلیلی و شبیه‌سازی اجزای محدود با یکدیگر و همچنین با داده‌های تجربی موجود مقایسه شد. بررسی نتایج نشان میدهد حل تحلیلی و شبیه‌سازی عددی انجام شده برای پیش‌بینی رفتار بافت کبد، تقریباً بر هم منطبق و به‌علاوه در مقایسه با نتایج تجربی، از دقت خوبی برخوردار بوده و مدل‌ها دارای پایداری قابل قبولی هستند. آن‌گاه اثر ضریب اصطکاک بین نمونه و صفحۀ فشارنده بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند با افزایش ضریب اصطکاک، تنش ایجاد شده افزایش می‌یابد. بنابراین پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار بافت مستلزم انتخاب صحیح ضریب اصطکاک است. معادله‌های ساختاری انتخاب شده برای پیش‌بینی رفتار کبد، به‌دلیل غیرصفر بودن تمامی ثابت‌های مادی، در مقایسه با پژوهش‌های مشابه برای بافت‌های دیگر، از لحاظ ریاضی پیچیده‌تر بوده و حل تحلیلی آن چالش و نوآوری اصلی این مقاله به‌شمار می‌رود.
سید حسن عربی، مجید پورانوری، مجتبی موحدی،
دوره ۱۷، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۶ )
چکیده
این مقاله به بررسی تاثیر حرارت ورودی فرایند جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای بر ریزساختار و رفتار مکانیکی جوش مقاومتی نقطه‌ای فولاد زنگ‌نزن دوبلکس ۲۳۰۴، به عنوان گزینه-ای مناسب برای کاربرد در صنایع خودروسازی پرداخته است. نتایج نشان داد که به دلیل سرعت بالای سردشدن در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای تعادل فازی فریت-آستنیت در منطقه ذوب از بین می‌رود و رسوبات نیتریدی در درون دانههای فریت تشکیل میشود. نتایج نشان داد که درصد آستینت تشکیل شده در دکمه‌ی جوش تابع جریان جوشکاری، به عنوان مهمترین متغیر موثر بر حرارت ورودی جوش، است. افزایش جریان جوشکاری منجر به افزایش درصد آستنیت از ۴ درصد تا ۱۸ درصد شد. علاوه بر این، افزایش جریان جوشکاری منجر به کاهش میزان رسوبات نیتریدی میشود. بررسی رفتار مکانیکی جوش‌ها در آزمون کشش-برش نشان داد که افزایش جریان جوشکاری منجر به بهبود ظرفیت تحمل نیرو و قابلیت جذب انرژی جوش میشود. بیشینه نیروی قابل تحمل و بیشینه انرژی جذب شده حین شکست جوش‌های مقاومتی نقطه‌ای فولاد دوبلکس ۲۳۰۴ به ترتیب به ۲۵ کیلونیوتن و ۴۰ ژول رسید که بیانگر جوش‌پذیری بسیار خوب این فولاد است.
دوره ۱۸، شماره ۶ - ( ۹-۱۳۹۷ )
چکیده
درزه‌ها و ترک‌ها جزء لاینفک سازه‌های سنگی بوده که بر اساس نوع کاربری سازه تحت تأثیر مجموعه‌‌ای از بارهای استاتیک و دینامیک قرار می‌گیرند. یکی از مهمترین عامل گسیختگی سازه‌های سنگی گسترش همین درزه‌ها و ترک‌های موجود در سنگ می‌باشد. ریز ترک‌ها در سنگ معمولاً به دو شکل طبیعی و القایی مشاهده می شود. در این تحقیق، تاثیر ریز ترک های القایی بر رفتار مکانیکی نمونه‌های سنگی بررسی شده است. برای این کار از حرارت برای القای ریزترک در داخل نمونه استفاده شده است سپس آزمون های آزمایشگاهی شامل اولتراسونیک، مقاومت فشارشی تک محوره و برزیلی در آزمایشگاه انجام گرفته و الگوی شکست نمونهها در آزمون مقاومت فشاری تک محوره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی نشان می-دهد که الگوی شکست نمونه‌های گرانیتی با افزایش ریز ترک ها از حالت "جدایش محوری" به حالت "شکست برشی" تبدیل می-شود . به عبارت دیگر افزایش تعداد ریز ترک ها در نمونه‌های گرانیتی باعث تغییر الگوی شکست نهایی نمونهها از حالت شکست شکننده به شکست شکل‌پذیر میشود. همچنین با استفاده از نرم افزار RFPA، ناهمگنی ناشی از ریزترک‌ها به صورت عددی مدلسازی شده و تاثیر آن بر الگوی شکست نمونهها مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده از مدلسازی عددی مشخص گردید که علت تغییر در الگوی شکست نمونه‌های سنگی با افزایش ریز ترک‌های القایی، کاهش ترک های کششی و افزایش ترک های برشی در نمونهها می باشد.
یوسف غلامی، رضا انصاری خلخالی،
دوره ۱۸، شماره ۷ - ( ۸-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله به بررسی رفتار مکانیکی غیرخطی ورقهای مستطیلی مدرج تابعی در جهت ضخامت وابسته به دما با استفاده از تئوری الاستیسیته سه بعدی روی پایه های الاستیک وینکلر-پسترناک پرداخته شده است. فرض میشود خواص مواد سازنده وابسته به دما می باشند و براساس یک قانون توانی در راستای ضخامت تغییر می کنند. با در نظر گرفتن رابطه کرنش غیرخطی گرین-لاگرانژ، اثرات غیرخطی هندسی در محاسبات منظور شده است. پس از بدست آوردن انرژی‌های کرنشی و جنبشی و کار ناشی از نیروی خارجی و در نظر گرفتن اثرات دما و بستر الاستیک، از اصل همیلتون برای بدست آوردن معادلات حاکم سه بعدی استفاده می شود. برای حل مسائل مربوط به رفتار مکانیکی سیستم، ابتدا از روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته برای گسسته سازی معادلات کوپل غیرخطی در فضای مکان استفاده میشود. سپس، با استفاده از روش گلرکین عددی برای حل مساله ارتعاشات آزاد، معادلات تبدیل به معادلات دیفرانسیل معمولی تابع زمان می شوند و با استفاده از روش گسسته سازی متناوب زمانی در حوزه زمان گسسته میشود. در نهایت، از الگوریتم طول کمان برای یافتن پاسخ فرکانسی سیستم بهره گرفته میشود. برای حل مساله خمش غیرخطی، با صرف نظر کردن از اثر اینرسی و استفاده از الگوریتم طول کمان، ماکزیمم خمش بر حسب نیرو به دست می آید. اثرات پارامترهای مانند نسبت طول به ضخامت، ثابت های وینکلر و پسترناک، تغییر دمای یکنواخت و خطی و شاخص کسر حجمی بر پاسخ فرکانسی و ماکزیمم خمش ورقهای مدرج تابعی با شرایط مرزی مختلف به تفضیل مورد بررسی قرار گرفته است.
مهرداد هنرمند، مهران مرادی،
دوره ۱۸، شماره ۷ - ( ۸-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله برای اولین بار با استفاده از روش نیمه تحلیلی المان محدود مرزی مقیاس شده ، صفحات نانو گرافن کامل و همچنین با نقص ساختاری شبیه سازی شده و رفتار مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. در این تحلیل، پیوند اتمی بین اتم های کربن با یک میله با سطح مقطع دایره‌ای مدل سازی و سپس روابط المان محدود مرزی مقیاس شده بر مبنای هندسه مدل طرح ریزی شد. مقایسه نتایج بدست آمده از روش المان محدود مرزی مقیاس شده با دینامیک مولکولی نشان داد که این روش تحلیل می تواند با دقت بالا به عنوان یک روش محیط پیوسته در تحلیل مکانیکی صفحات نانو گرافن کامل و یا با نقص ساختاری استفاده گردد. وجود نقص ساختاری به میزان قابل توجه‌ای از استحکام و کرنش شکست صفحه نانوگرافن می‌کاهد به‌گونه‌ای که تنش شکست بیش از ۳۴% و کرنش شکست بیش از ۵۰% کاهش می‌یابد. همچنین در صورتی که به جای المان میله ، صفحه نانو گرافن یک صفحه محیط پیوسته در نظر گرفته شده و به منظور ایجاد یک هندسه یکسان با مسائل دارای المان میله، محیط عاری از ماده با المان های دارای مدول الاستیسته صفر شبیه‌سازی گردد، نتایج دارای دقت لازم مشابه نتایج با المان میله نخواهد بود.
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
یکی از مهم ترین آثار و نتایج آلودگی هوا ایجاد باران اسیدی است. گسترش روزافزون شهرها، رشد سریع شهرنشینی و انقلاب صنعتی باعث ایجاد اثرات فراوان زیست محیطی در داخل و اطراف شهرها گردیده است. فعالیت های صنعتی، تولید انرژی و سوخت، کاربرد کود و آفتکش باعث ورود مقادیر قابل توجهی از ترکیبات آلاینده به اتمسفر میگردد. ورود آلاینده های فلزی و ترکیبات اسیدساز از قبیل ترکیبات گوگرددار، نیتروژن دار و یا نتیجه واکنش های آنها در اتمسفر به باران موجب افزایش اسیدیته بارندگی ها، تشکیل باران های اسیدی و تغییر در کیفیت بارش های جوی خواهد شد. به طور کلی می توان این گونه بیان نمود که منظور از باران اسیدی، بارانی است که pHآن از ۶/۵ یعنیpH باران طبیعی کمتر باشد. در این پژوهش به بررسی تاثیر باران های اسیدی بر رفتار مکانیکی خاک ماسه تثبیت شده با آهک مربوط به نواحی شرقی اصفهان پرداخته شده است. در ابتدا آهک با درصد های متفاوت به خاک اضافه شد و نمونهها پس از زمان عمل آوری و اشباع کردن در محلولهایی با مقادیر pH متفاوت مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج آزمایشها نشان میدهد افزایش درصد آهک علاوه بر افزایش درصد رطوبت بهینه و مقاومت برشی نمونه، موجب افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی شده است. در حالی که کاهش تغییر pH به سمت اسیدی شدن باعث کاهش پارامترهای مقاومت برشی نمونه خاک می گردد. نتایج آزمایشهای برشی نشان میدهد که مقدار کاهش مقاومت بدلیل افزایش اسیدیته با افزایش مقدار آهک نمود بیشتری دارد. در نهایت با استفاده از عکسهای میکروسکوپی تهیه شده از نمونهها، اثر pH و مقدار آهک بر روی پیوندهای ایجاد شده بین دانههای ماسه بررسی شده است که نشان میدهد افزایش اسیدیته باعث از بین رفتن پیوند ایجاد شده بین دانهها توسط ذرات آهک میشود.
شاهین حیدری، یونس بخشان، جمشید خورشیدی مال احمدی، احمد افسری،
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۸ )
چکیده
یکی از رویکردهای جدید برای تولید مواد با دانههای بسیار ریز، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی نمونه اولیه با دانههای درشت است. در این روش با اعمال چندین مرحله کرنش‌های شدید روی نمونه، اندازه دانهها تا مقیاس نانومتری کاهش می‌یابد و منجر به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی در فلز میشود. یکی از مهمترین روش‌ها برای این منظور، فرآیند CGPشده است. به‌دلیل نیاز به وزن کم بالَک سازه‌های فضایی، ورق‌هایی از جنس آلیاژهای آلومینیوم، آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶ و فولاد ۴۱۳۰ انتخاب شدند. رفتار مکانیکی ورق‌ها برای ساخت بالَک بهصورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. شبیه‌سازی برهم‌کنش میان سیال و سازه برای مدل بالَک خمیده با سه آلیاژ مختلف انجام شد و میزان تغییر شکل به‌وجودآمده برای موشک در حال پرواز با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان میدهد که اندازه ذرات بالَک آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶، با افزایش مراحل پرسکاری از ۶۰میکرون به ۲۷۰نانومتر کاهش داشته است، در حالی که استحکام تسلیم در عبور چهارم نسبت به نمونه آنیل‌شده ۳۸% افزایش می‌یابد. مقدار استحکام کششی نیز با ۳۴% افزایش، بهبود یافته و درصد ازدیاد طولی در عبور چهارم به پایین‌ترین مقدار خود، یعنی ۴۰% کاهش پیدا کرده است. مجموع تغییر شکل در بالَک با جنس آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶ با فرآیند CGPشده با ۹۹/۹% بهبودی همراه بوده، لیکن مقدار تغییر شکل در بالَک فولاد ۴۱۳۰، با ۰/۱% مجموع تغییر شکل نسبت به جنس آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶ کمتر است.
حسین نادری، حسن علم‌خواه، یوسف مظاهری،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
هدف از این تحقیق، ایجاد پوشش نانوساختار TiAlN بر زیرلایه فولاد تندبر HSS با استفاده از روش تبخیر قوس‌کاتدی و نیز بررسی تاثیر درصد چرخه‌کار بر خواص سطحی پوشش از جمله مورفولوژی و ساختار سطح، ضخامت پوشش و رفتارمکانیکی پوشش نانوساختار است. برای مشخصه‌یابی پوشش‌ها از دستگاه‌های پرتوی اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بهره‌گرفته شد. همچنین برای ارزیابی رفتارمکانیکی از آزمون میکروسختی استفاده شد. مطالعات نشان میدهد که با تغییر درصد چرخه‌کار در فرآیند لایه‌نشانی، مقدار و اندازه ماکروذراتی موجود در پوشش تغییر یافته که این امر در زبری‌سطح و مورفولورژی آن تاثیرگذار است. این عامل به باردارشدن ماکروذراتی تولیدشده در اتمسفر لایه نشانی مربوط میشود. همچنین به دلیل اینکه تغییرات اندازه دانه به تغییرات درصد چرخه‌کار وابسته است که این تغییرات نیز بر خواص‌مکانیکی پوشش اثرگذار خواهد بود که با مکانیزم لایه‌نشانی در درصدهای مختلف چرخه‌کار مرتبط است. بنابر آزمون‌های سختی گرفته شده هنگامی که چرخه کار از ۲۵% به ۵۰% افزایش می یابد سختی از ۳۱۶۸ویکرز به ۳۸۱۷ویکرز افزایش پیدا می‌کند اما با افزایش چرخه‌کار از ۵۰% به ۷۵%، سختی به ۳۵۸۲ ویکرز کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه با تغییر چرخه‌کار می‌توان، درصد بهینه آن برای خواص مکانیکی مطلوب را تعیین نمود. همچنین حداقل ضریب اصطکاک (۰/۴۴) و حداقل نرخ سایش، برای پوشش TiAlN با درصد چرخه کار ۷۵% تعیین شد که این می‌تواند به صافی بهتر و تراکم بالاتر این پوشش نسبت داده شود.
