عنوان
طراحي، بهينه‌سازي و ساخت يك نانوكامپوزيت چندلايه جاذب امواج رادار در محدوده فركانسي X
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
هدف از اين پژوهش، طراحي، بهينه سازي و ساخت يك نانوكامپوزيت چندلايه به منظور جذب امواج رادار در محدوده فركانسي X (12-8گيگاهرتز) مي‌باشد.طراحي سازه جاذب رادار به پارامترهاي گسترده‌اي وابستگي دارد و داراي پيچيدگي‌ها و نيازمند بهينه‌سازي‌هايي مي‌باشد. در اين رساله،اين پارامترها به موارد ذيل دسته‌بندي شده و مورد مطالعه تجربي قرار گرفته‌اند: 1) مواد تقويت‌كننده: شامل تهيه، سنتز و مطالعه تجربي انواع ذرات جاذب امواج و ايجاد يك كتابخانه داده از خواص گذردهي الكتريكي و تراوايي مغناطيسي انواع الياف شيشه، كربن و پارابيم سه بعدي و انواع پركننده كربن‌سياه، كربونيل‌آهن، پلي‌آنيلين و ساختار هسته-پوسته پلي‌آنيلين-كربونيل آهن(PANI+CI). 2) پارامترهاي هندسي از جمله ضخامت و چينش لايه‌هاي سازه جاذب. 3) فرآيند مناسب جهت توليد لايه‌چيني‌هاي طراحي شده شامل لايه‌گذاري دستي با و بدونكيسه خلا. تحقيقات گسترده نشان مي‌دهد، اثر همه اين پارامترها به طور همزمان بر ويژگي جذب امواج رادار محدوده فركانسيXتاكنون بررسي و بهينه‌سازي نشده است.بدين منظور در ادامه يك الگوريتم مشخص و جامع طراحي شده استكه تمامي پارامترهايموثر، جهت طراحي با حداكثر ميانگين اتلافانعكاس در كل پهناي‌باند، حداقل وزن و محدوديت‌هاي سازه‌اي را در نظر مي‌گيرد. درحقيقتيك مدل يكپارچه محاسبه جذب امواج الكترومغناطيسي براي ساختار چندلايه با يك الگوريتم بهينه‌سازي چند‌هدفه جديد مبتني بر روشNon-dominated Sorting Genetic Algorithm II در نرم‌افزار محاسبات عددي Matlabجفت‌شده است. در نهايت، الگوريتم پيشنهادي با استفاده از كتابخانه داده‌هاي مغناطيسي ذرات جاذب مدنظر، با ساخت نمونه‌ها و آزمايش‌هاي الكترومغناطيس(موج بر) در محدوده فركانسي X ارزيابي و صحت سنجي مي‌گردد. در ادامه با توجه به اهميت خواص مكانيكي سازه، اثر افزودن ذرات جاذب درون سازه، با ساخت نمونه‌ها و انجام آزمايش‌هاي مكانيكي، درسازه بهينه‌شده توسط مدل پيشنهادي بررسي شده است.در اين مطالعه، با استفاده از الگوريتم جامع طراحي، يك سازه سه لايه كامپوزيتي، تقويت شده با الياف شيشه به ضخامت كلي 3ميلي‌متر، پيشنهاد شده است كه هر لايه توسط ذرات جاذب از جمله پلي‌آنيلين، كربونيل آهن و نانوساختار (PANI+CI) تقويت شده است. با توجه به استفاده همزمان از ذرات جاذب دي‌الكتريك و مغناطيسي، اين ساختار تطابق آمپدانس مناسبي با محيط نشان مي‌دهد و به‌خوبي تا 80٪ از امواج الكترومغناطيسي باندX را جذب مي‌كند. حداكثر تلفات بازتابي دراين سازه حدودdB 14- گزارش مي‌شود. نتايج تجربي نشان داد كه مدول كششي و استحكام به ترتيب حدود 5/21 و 6/20 درصد كاهش، و مدول خمشي و استحكام به ترتيب 7/21 و 7/19 درصد كاهش مي‌يابدكه به دليل حجم بالاي ذرات جاذب اضافه شده درون سازه است. البته با توجه به كاهش قابل توجه وزن به دليل استفاده از ذرات جاذب درون سازه به جاي پوشش بر روي كل سازه، با پيش‌بيني يك ضريب اطميناندر طراحي مكانيكي، اين افت قابل جبران است.
شماره ركورد
227635
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
استاد راهنما
حميد بهشتي , محمد حيدري راراني