شبيه سازي مكانيكي و حرارتي كامپوزيت آلومينيوم گرافن جهت بهبود عملكرد سامانه هاي فضايي

كارشناسي ارشد

حوزه فضايي بسيار پرمخاطره ، پرهزينه و چالش‌انگيز است . به‌طوري‌كه شرايط محيطي در اين حوزه قابل قياس با شرايط محيطي سطح زمين نيست. تهديداتي همچون خلاء فضايي، تغييرات شديد دمايي، زباله‌ها و سنگ¬ريزه برجا¬مانده از شهاب‌سنگ‌ها و سيارات ديگر مي‌توانند اثرات نامطلوبي بر عملكرد ماهواره داشته كه درنهايت باعث كاهش عمر مفيد ماهواره، شكست مأموريت و تحميل هزينه‌هاي گزاف شود. بنابراين سازه‌هاي فضايي بايد بتوانند در آن شرايط دشوار، به مأموريت خود ادامه دهند. هر ماهواره‌اي كه ¬در¬ مدار زمين قرار ¬مي¬گيرد براي بهترين عملكرد در زمان¬ تعيين‌شده ، بايد الزامات و شرايطي را در زمان طراحي و ساخت رعايت نمايد . يكي از مهم‌ترين الزامات، انتخاب ماده مناسب مطابق شرايط محيطي و نوع مأموريت ماهواره است. سهم بسزايي از موفقيت يا شكست در حوزه فضايي، به انتخاب ماده مناسب بستگي دارد. هزينه ، عملكرد مناسب ، ايمني ، عمر كاري ¬به¬ نوع ¬ماده انتخابي وابسته است. در اين پروژه با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي ، ويژگي‌هاي مكانيكي و حرارتي ، آلومينيوم با افزودن درصد معيني گرافن موردبررسي قرارگرفته است . مجموعه‌اي از نتايج بدست آمده به‌اختصار به صورت زير بيان مي شود . با افزودن 4.6 درصد وزني گرافن ، مدول يانگ ، مقاومت نهايي و چغرمگي نسبت به آلومينيوم به ترتيب در حدود 52 ، 20 و 38 درصد افزايش ميابد . اثر گرافن بر خواص حرارتي آلومينيوم نشان ميدهد كه با افزودن 8.2 درصد گرافن ، ضريب انبساط حرارتي 16 درصد كاهش ميابد درحالي‌كه 6.3 درصد گرافن افزايش 19.8 درصدي هدايت حرارتي آلومينيوم را در پي دارد. همچنين اثر گرافن بر شوك مكانيكي و حرارتي آلومينيوم نيز مورد بررسي قرارگرفته است . در بخش شوك مكانيكي با افزودن گرافن ، مقاومت كامپوزيت نسبت به آلومينيوم در برابر برخورد بالستيك افزايش‌يافته و در بخش شوك حرارتي، افزودن گرافن كاهش دامنه تنش حرارتي ، افزايش انتقال حرارت و كاهش اثرات مخرب شوك را در پي دارد . درنهايت با افزودن گرافن ، عملكرد آلومينيوم به‌عنوان ماده موثر در حوزه فضايي بهبود ميابد . واژه‌هاي كليدي: حوزه فضا ، انتخاب مواد ، آلومينيوم ، گرافن ، خواص مواد ، شبيه‌سازي

192437

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي فناوري ماهواره - مكانيك

دكتر صادق صادق زاده