پژوهشگران دانشگاهی در تحقیقی تئوری به بررسی اثر استفاده از نانوالیاف بر مقاومت پوسته‌های مخروطی شکل پرداختند. طبق این گزارش، استفاده از نانوالیاف سبب بهبود مقاومت این ساختارها خواهد شد. این نتایج در طراحی تجهیزات مرتبط با علوم هوافضا و زیردریایی‌ها قابل ا
دانشگاه صنعتی امیرکبیر: افزایش مقاومت پوسته‌های مخروطی با نانوالیاف
پوسته های کامپوزیتی مخروطی و استوانه‌ای بخش عظیمی از ساختار پوسته موشک ها، زیردریایی‌ها و مخازن را به خود اختصاص داده‌اند. یک پوسته مخروطی معمولی ممکن است در معرض فشار دچار پدیده‌ی کمانش شود. پدیده کمانش در پوسته ها همواره به عنوان یکی از معیارهای طراحی به شمار می‌آید؛ چرا که نرخ تغییر شکل پوسته در بارهای بالاتر از بار کمانش با شدت بالاتری صورت می پذیرد. این در حالی است که استفاده از نانوالیاف با ساختارهای مشخص و توزیع مناسب می‌تواند مقاومت کمانش پوسته را افزایش دهد. در این کار به بررسی مقاومت پوسته های کامپوزیتی تقویت شده با نانوالیاف پرداخته شده است.
دکتر یاسر کیانی، بررسی توانمندی نانوالیاف در به تعویق انداختن پدیده‌ی کمانش پوسته های مخروطی را مهم‌ترین هدف در نظر گرفته شده در این کار خواند و افزود:« ما تلاش کردیم تابع بهینه‌ی توزیع الیاف در راستای ضخامت، برای حداکثر کردن بار کمانش پوسته را به دست آوریم. نتایج این طرح به طور گسترده در علوم هوافضا و علوم زیردریایی قابل استفاده خواهد بود.»
در این تحقیق نشان داده شده که با چیدمان مناسبی از الیاف نانولوله‌ی کربنی در راستای ضخامت پوسته و بالا بردن درصد حجمی نانوالیاف در درون ماده‌ی کامپوزیتی، می‌توان مقاومت پوسته را در برابر فشار داخلی به میزان قابل توجهی بالا برده و پدیده‌ی کمانش را در پوسته به تعویق انداخت.
به گفته‌ی این پژوهشگر، در این کار معادلات تعادل غیرخطی حاکم بر یک پوسته مخروطی ساخته شده از یک ماتریس پلیمری و تقویت شده با الیاف نانولوله‌ی کربنی به دست آمده است. لازم به ذکر است که در طول مدل‌سازی، ساختارهای متنوع و درصدهای حجمی مختلفی برای توزیع نانوالیاف در راستای ضخامت پوسته در نظر گرفته شده است. همچنین معادلات پایداری حاکم بر سیستم نیز حاصل گردیده است. روش عددی به کار رفته محدودیتی در شرایط مرزی نداشته و برای انواع شرایط تکیه گاهی قابل اجراست.
کیانی در پایان عنوان کرد: «الیاف نانولوله‌ی کربنی علاوه بر خواص مکانیکی منحصر به فرد، دارای خواص حرارتی و الکتریکی ویژهای نیز هستند. از این‌رو به نظر می‌رسد بررسی عملکرد پوسته های مخروطی تقویت شده با الیاف نانولوله‌ی کربنی گرادیانی در برابر بارهای حرارتی و الکتریکی از جمله تحقیقاتی است که می توان در ادامه به آن‌ها پرداخت.»
این کار تحقیقاتی از همکاری دکتر جعفر اسکندری جم- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر- و دکتر یاسر کیانی- دانش‌آموخته‌ی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- حاصل شده و نتایج آن در مجله‌ی Composite Structures (جلد ۱۲۵، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۵۸۶ تا ۵۹۵) به چاپ رسیده است.
دکتر یاسر کیانی، بررسی توانمندی نانوالیاف در به تعویق انداختن پدیده‌ی کمانش پوسته های مخروطی را مهم‌ترین هدف در نظر گرفته شده در این کار خواند و افزود:« ما تلاش کردیم تابع بهینه‌ی توزیع الیاف در راستای ضخامت، برای حداکثر کردن بار کمانش پوسته را به دست آوریم. نتایج این طرح به طور گسترده در علوم هوافضا و علوم زیردریایی قابل استفاده خواهد بود.»
در این تحقیق نشان داده شده که با چیدمان مناسبی از الیاف نانولوله‌ی کربنی در راستای ضخامت پوسته و بالا بردن درصد حجمی نانوالیاف در درون ماده‌ی کامپوزیتی، می‌توان مقاومت پوسته را در برابر فشار داخلی به میزان قابل توجهی بالا برده و پدیده‌ی کمانش را در پوسته به تعویق انداخت.
به گفته‌ی این پژوهشگر، در این کار معادلات تعادل غیرخطی حاکم بر یک پوسته مخروطی ساخته شده از یک ماتریس پلیمری و تقویت شده با الیاف نانولوله‌ی کربنی به دست آمده است. لازم به ذکر است که در طول مدل‌سازی، ساختارهای متنوع و درصدهای حجمی مختلفی برای توزیع نانوالیاف در راستای ضخامت پوسته در نظر گرفته شده است. همچنین معادلات پایداری حاکم بر سیستم نیز حاصل گردیده است. روش عددی به کار رفته محدودیتی در شرایط مرزی نداشته و برای انواع شرایط تکیه گاهی قابل اجراست.
کیانی در پایان عنوان کرد: «الیاف نانولوله‌ی کربنی علاوه بر خواص مکانیکی منحصر به فرد، دارای خواص حرارتی و الکتریکی ویژهای نیز هستند. از این‌رو به نظر می‌رسد بررسی عملکرد پوسته های مخروطی تقویت شده با الیاف نانولوله‌ی کربنی گرادیانی در برابر بارهای حرارتی و الکتریکی از جمله تحقیقاتی است که می توان در ادامه به آن‌ها پرداخت.»
این کار تحقیقاتی از همکاری دکتر جعفر اسکندری جم- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر- و دکتر یاسر کیانی- دانش‌آموخته‌ی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- حاصل شده و نتایج آن در مجله‌ی Composite Structures (جلد ۱۲۵، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۵۸۶ تا ۵۹۵) به چاپ رسیده است.
