You can edit almost every page by Creating an account. Otherwise, see the FAQ.

مواد طبقه بندی شده تابعی

از EverybodyWiki Bios & Wiki
پرش به:ناوبری، جستجو


مقدمه:[ویرایش]

مواد طبقه بندی شده تابعی ترجمه ی functionally Graded Material می باشد که به آن به اختصار FGM نیز گفته می شود. مواد تابعی موادی جدید و پیشرفته با ساحتاری ناهمگن می باشند که خواص مکانیکی آن ها به طور پیوسته از یک سطح به سطح دیگر تغییر می کند و این تغییرات به وسیله ی تغییر تدریجی نسبت حجمی مواد تشکیل دهنده ی این مواد ایجاد می شود. مواد FGM در ابتدا در سال ۱۹۸۴ توسط گروهی از دانشمندان در دانشگاه سندائی ژاپن مطرح گردید. از آن پس بر روی مواد FGM تحقیقات وسیعی انجام شد. بدلیل خاصیت تغییر پیوسته این مواد در فضای با مقیاس ماکروسکوپیک، گاهی اوقات استفاده از FGM از نظر رفتار مکانیکی نسبت به مواد با ساختار فیبری، ترجیح داده می شود.بررسی مواد تابعی و روش های تولید آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا این مواد دارای خواص متعدد همچون خواص مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و ... و درنتیجه دارای کاربردهای زیادی می باشند.

مواد FGM به طور معمول از دو ماده ی سرامیک و فلز ساخته می شوند. با توجه به اینکه ماده ی ساختاری سرامیک ضریب انتقال حرارت پایین و مقاومت بالایی در برابر درجه حرارت دارد می تواند حرارت بالا را تحمل کند و از طرفی، ماده ساختاری دیگر، یعنی فلز انعطاف پذیری مورد نیاز را فراهم می کند. قابل توجه است که به علت تغییرات پیوسته خواص مکانیکی مشکلات عدم پیوستگی که در سازه های کامپوزیتی موجود است در مواد تابعی بوجود نمی آید.

کاربرد:[ویرایش]

امروزه مطالعه ی مواد تابعی دارای اهمیت بسیار بالایی می باشد. این مواد خواص و کاربرد های فراوانی دارند و مطالعه ی آن ها کمک زیادی به علم جهان امروز می کند. زمینه ی کاربردی این مواد وسیع و گسترده است. از مصارف مواد تابعي، پوشش هاي مقاوم به خوردگي و فرسايش که براي جابجايي سنگ هاي معدن ساينده و سنگين بکار مي روند، مجراهاي مبدل هي حرارتي، ژنراتورهاي ترموالکتريک (دما برقي)، اجزاي ماشين هاي حرارتي، صفحات منتشر کننده حرارت، روکش هاي پلاسما براي راکتورهاي همجوشي هسته اي و اتصالات عايق الکتريسيته فلزي-سراميکي هستند. همچنين آن ها براي کاهش عدم مطابقت در اتصالات فلزي-سراميکي بکار مي روند.

[۱]از مصارف ديگر FGM ها مي توان به کاربرد آن ها در سنسور ها، سپر هاي مغناطيسي ، فن آوري هسته ها (محفظه هاي نگهدارنده ي مقاوم به دماهاي فوق العاده زياد پلاسما در هم جوشي هسته اي) اشاره کرد. این مواد حتی در زيست فن آوري (بيو تکنولوژي در استخوان ها و دندان هاي مصنوعي) هم کاربرد دارند.

مثالی از کاربرد مواد تابعی:[ویرایش]

یکی دیگر از کاربرد های فراوان مواد طبقه بتدی شده تابعی، استفاده ی این مواد در توربين هاي گازي است که از آن به عنوان درزگير در توربين هاي گازي پيشرفته استفاده مي شود. درحقیقت دلیل استفاده از این مواد در توربین های گازی اين است که این مواد دمای بالا را تحمل می کنند و همچنین در برابر اکسايش مقاوت می کنند و در نتیجه نسبت به مواد دیگر عمر بیشتری دارند. و نتیجه آن که در هنگام فرایند خنک کاری مصرف هواي سرد مورد نیاز کاهش می یابد ا همچنین هزینه های لازم ،رای تعمیر، بررسی، نگهداری و غیره به طور کلی کاهش می یابد و این یک امتیاز بزرگ و دلیل مهم انتخاب این مواد است.

استفاده از مواد تابعی در بیوتکنولوژی(استخوان ها)

مواد تابعي در توليد لوله ها و سيلندر ها :[ویرایش]

از دیگر موارد کاربرد مواد تابعی می توان به تولید لوله های سبز از جمله لوله های سه لایه تابعی و سیلندر ها اشاره کرد. این لوله ها عاری از خلل و فرج هستند. سه لایه های این لوله ها همگی اتصال کامل دارند.

استفاده از مواد تابعي برای کاهش و يا کنترل تغيير شکل در اثر حرارت :[ویرایش]

بسياري از اجزاي نازک ساختار ها مثل تير ها ، صفحه ها ، پوسته ها ، داراي تغييرات حرارتي در ضخامت هستند. اين تغييرات حرارتي مي توانند منجر به تغيير شکل هاي حرارتي ، شامل اجزاي درون صفحه اي و هم اجزاي انحنا دار برون صفحه اي (مثل خم ها) شوند. اگر هدف ما کاهش تغيير شکل حرارتي يک جزء و يا همسان کردن آن با تغيير شکل حرارتي يک جزء ديگر باشد ، مي توان به وسيله استفاده از کامپوزيت هايي که الياف آن ها ضريب انبساط طولي منفي دارند ، به اين هدف نائل شد.

بوسيله تغيير دادن نسبت حجمي (Volume Fraction) الياف درون يک تير لايه اي متقارن ، به منظور توليد يک ماده تابعي (FGM) ، مي توان تغيير شکل هاي حرارتي خاص را کنترل کرد. به طور خاص ، يک تير مي تواند طوري طراحي شود که در اثر تغييرات حرارتي حالت پايدار در جهت ضخامت ، دچار انحنا نشود. اين نتيجه در محدوده ي خواص ثابت اجزاي سازنده ، مستقل از مقادير حرارتي واقعي است.

همچنين تير مي تواند طوري طراحي شود که با يک ضريب انبساط درون صفحه اي همسان يا نزديک شود و يا با يک سختي طولي مورد نظر همسان شود. با ترکيب دو نوع الياف به منظور توليد ماده تابعي ورگانه ، مي توان افزايش هاي دلخواه در سختي طولي و خم ها را ارائه کرد در حالي که رفتار تغيير شکل حرارتي مفيد ، باقي مي ماند.

انواع مواد تابعی:[ویرایش]

مواد FGM به طور کلی بر اساس رفتارشان دو دسته تقسیم می شوند:

  1. نازک
  2. حجمی

نوع نازک مواد طبقه بندی شده تابعی شامل مقاطع باریک و پوشش های سطحی می شود و نوع دوم یعنی نوع حجمی آن شامل شکل های حجمی است که فرآیندهای تولید بشدت مشکلی دارند. اگر قابلیت های این مواد را در نظر بگیریم، به برخی دیگر از کاربرد های مواد FGM می رسیم که عبارتند از: هواپیما، فضاپیما، اتومبیل، کاربردهای دفاعی درپوشش های زره ای، پزشکی، سنسورها، در حوزه انرژی، کاربردهای الکترونوری و… .

روش های بسیاری برای مدل سازی رفتار مکانیکی مواد تابعی وجود دارد. همچنین روش های متعددی برای تحلیل امواج سطح در FGM استفاده شده است. خصوصیات تماس FGH را می توان با استفاده از روش عنصر مرزی شبیه سازی کرد (که می تواند برای هر دو تماس های غیر چسبنده و چسبنده باشد)

کاشی های زره ​​پوش درجه بندی شده پس از آزمایش توپولوژیکی (جلو و عقب)

مواد طبقه بندی شده تابعی به روش های مختلفی قابل ساخت و تولید می باشند که از جمله ی آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. روش رسوب بخار (Vapor Deposition) که خود شامل روشهای زیر می باشد: رسوب بخار فیزیکی (Physical Vapor Deposition) و رسوب بخار شیمیایی (Chemical Vapor Deposition)
  2. روش تزریق (Extrusion Method)
  3. روش متالورژی پودر (Powder Metallurgy)
  4. روش شکل دهی آزاد صلب (Solid Freeform)
  5. روش گریز از مرکز (Centrifugal Method)

جستارهای وابسته:[ویرایش]

منابع:[ویرایش]

This article "مواد طبقه بندی شده تابعی" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:مواد طبقه بندی شده تابعی. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.

  1. [Li, Qiang; Popov, Valentin L. (2017-08-09). "Boundary element method for normal non-adhesive and adhesive contacts of power-law graded elastic materials" . Computational Mechanics : 1–11. doi : 10.1007/s00466-017-1461-9 . ISSN 0178-7675 Li, Qiang; Popov, Valentin L. (2017-08-09). "Boundary element method for normal non-adhesive and adhesive contacts of power-law graded elastic materials" . Computational Mechanics : 1–11. doi : 10.1007/s00466-017-1461-9 . ISSN 0178-7675] Check |url= value (help). Missing or empty |title= (help)صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.


Read or create/edit this page in another language[ویرایش]