Download Đồ án Tính toán và mô phỏng uốn tấm nanocomposite nền polymer cốt graphene
Mục lục
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
Kí hiệu sử dụng trong đồ án 7
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.1 Định nghĩa 9
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của Graphene 10
1.3 Cấu trúc của Graphene. 11
1.4 Các đặc tính của Graphene. 12
1.4.1 Đặc tính về cơ học. 12
1.4.2 Đặc tính về điện 13
1.4.3 Đặc tính về nhiệt 13
1.5 Cơ sở lựa chọn đề tài 14
CHƯƠNG 2:MÔ HÌNH PTHH VÀ MODUN ĐÀN HỒI CỦA GRAPHENE 16
2.1 Mô hình phần tử hữu hạn cho tấm Graphene 16
2.2 Mô đun đàn hồi của phần tử dầm. 17
2.2.1 Hàm thế năng 17
2.2.2 Quan hệ giữa các thông số của mặt cắt ngang và lực 18
2.3 Sơ lược về phương pháp cơ học kết cấu đối với hệ khung không gian. 21
2.3.1 Bài toán kéo – nén 22
2.3.2 Bài toán uốn 23
2.3.3 Bài toán xoắn 25
2.3.4 Bài toán kéo, uốn, xoắn đồng thời 26
2.4 Tính toán cơ tính của tấm graphene. 27
2.4.1 Kéo theo phương armchair. 27
2.4.2 Kéo theo phương zigzac. 28
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PTHH CỦA BÀI TOÁN 29
3.1 Đặc trưng vật liêu. 29
3.2 Mô tả bài toán. 29
3.3 Xây dựng mô hình. 29
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. 32
4.1 Lý thuyết tấm Kirchoff 32
4.2 Kết quả bài toán theo phương pháp giải tích. 34
4.3 Kết quả bài toán theo phần mềm Marc. 35
4.3.1 Mô hình 100% nhựa Epoxy. 36
4.3.2 Mô hình Vs=2.5%. 37
4.3.3 Mô hình Vs= 5%. 38
4.3.4 Mô hình Vs= 10%. 39
4.3.5 Mô hình Vs= 15%. 40
4.3.6 Mô hình Vs= 20%. 41
4.4 Sự phụ thuộc độ võng tấm vào số lớp Graphene trên nền Epoxy. 42
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN 44
Tài liệu tham khảo 45
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
Chúng em xin chân thành Thank các thầy cô trong viện cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình chỉ dạy chúng em trong suốt 5 năm qua. Chúng em cũng xin Thank các thầy cô trong bộ môn Cơ học vật liệu đã giúp đỡ chúng em trong thời gian hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt chúng em tỏ lòng Thank đến thầy Lê Minh Quý đã trực tiếp tận tình hướng dẫn chỉ bảo chúng em hoàn thành đồ án này.
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển, con người luôn có những phát minh phục vụ cuộc sống của mình. Việc tìm ra vật liệu mới thay thế vật liệu truyền thống là một bước tiến của khoa học mà công nghệ na nô được nhắc tới như là một điển hình. Tất cả các máy, kết cấu và công cụ có thể được thiết kế từ kích thước nguyên tử. Những tấm graphene có độ bền phá kỷ lục có thể là ý tưởng để thiết kế những công cụ có cấu trúc na nô và kết cấu na nô-composite.
Kể từ khi “chất liệu nghi vấn” graphene – các tấm carbon chỉ dày một nguyên tử - được khám phá ra vào năm 2004 do hai nhà khoa học người Nga là Konstantin Novoselov và Andre Geim. Nó đã tỏ ra là một chất dẫn điện cực kì tốt; một chất bán dẫn có thể dùng để chế tạo transistor; và là một vật liệu rất bền. James Hone, Jeffrey Kysar, Changgu Lee và Xiaoding Wei ở trường đại học Columbia đã chứng minh cho thấy nó là chất liệu bền nhất từ trước đến nay[1].
Do khó khăn trong nghiên cứu thực nghiệm, mô phỏng số được coi là công cụ đắc lực mô hình hóa và xác định đặc trưng cơ học của Graphene và Composite từ nó.
Với đề tài: “Tính toán và mô phỏng uốn tấm nanocomposite nền polymer cốt graphene”. Đồ án sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm Marc để mô hình hóa và xác định đặc trưng cơ học của graphene và tính toán bài toán uốn tấm nanocomposite nền polymer cốt graphene.
Nội dung chính của đồ án được trình bày như sau:
Chương 1 :trình bày về lịch sử phát triển và ứng dụng, cấu trúc và các đặc tính của graphene. Cơ sở lựa chọn loaị vật liệu composite của graphene để nghiên cứu
Chương 2 :mô hình hóa tấm graphene bằng phương pháp phần tử hữu hạn và tính mô đun đàn hồi của tấm graphene.
Chương 3 : Mô hình phần tử hữu hạn của bài toán
Chương 4 : Kết quả cho bài toán uốn
Chương 5 : Kết Luận
Mục lục
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
Kí hiệu sử dụng trong đồ án 7
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.1 Định nghĩa 9
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của Graphene 10
1.3 Cấu trúc của Graphene. 11
1.4 Các đặc tính của Graphene. 12
1.4.1 Đặc tính về cơ học. 12
1.4.2 Đặc tính về điện 13
1.4.3 Đặc tính về nhiệt 13
1.5 Cơ sở lựa chọn đề tài 14
CHƯƠNG 2:MÔ HÌNH PTHH VÀ MODUN ĐÀN HỒI CỦA GRAPHENE 16
2.1 Mô hình phần tử hữu hạn cho tấm Graphene 16
2.2 Mô đun đàn hồi của phần tử dầm. 17
2.2.1 Hàm thế năng 17
2.2.2 Quan hệ giữa các thông số của mặt cắt ngang và lực 18
2.3 Sơ lược về phương pháp cơ học kết cấu đối với hệ khung không gian. 21
2.3.1 Bài toán kéo – nén 22
2.3.2 Bài toán uốn 23
2.3.3 Bài toán xoắn 25
2.3.4 Bài toán kéo, uốn, xoắn đồng thời 26
2.4 Tính toán cơ tính của tấm graphene. 27
2.4.1 Kéo theo phương armchair. 27
2.4.2 Kéo theo phương zigzac. 28
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PTHH CỦA BÀI TOÁN 29
3.1 Đặc trưng vật liêu. 29
3.2 Mô tả bài toán. 29
3.3 Xây dựng mô hình. 29
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. 32
4.1 Lý thuyết tấm Kirchoff 32
4.2 Kết quả bài toán theo phương pháp giải tích. 34
4.3 Kết quả bài toán theo phần mềm Marc. 35
4.3.1 Mô hình 100% nhựa Epoxy. 36
4.3.2 Mô hình Vs=2.5%. 37
4.3.3 Mô hình Vs= 5%. 38
4.3.4 Mô hình Vs= 10%. 39
4.3.5 Mô hình Vs= 15%. 40
4.3.6 Mô hình Vs= 20%. 41
4.4 Sự phụ thuộc độ võng tấm vào số lớp Graphene trên nền Epoxy. 42
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN 44
Tài liệu tham khảo 45
Kí hiệu sử dụng trong đồ án
Kí hiệu
Ý nghĩa
E
Mô đun đàn hồi
Ed
Mô đun đàn hồi của phần tử dầm
Vs
% thể tích graphene trong composite
Gd
Mô đun trượt của phần tử dầm
L
Chiều dài của phần tử dầm
d
Đường kính của phần tử dầm
A0
Diện tích mặt cắt ngang của phần tử dầm
L0
Chiều dài ban đầu của Graphene
h
Chiều dày tấm Composite
b
Chiều rộng của tấm Composite
P
Lực phân bố đều tác dụng lên Composite
Jx
Mô men quán tính mặt cắt ngang của dầm theo trục x
Jy
Mô men quán tính mặt cắt ngang của dầm theo trục y
J
Mô men quán tính độc cực mặt cắt ngang của dầm
J0
Mô men quán tính độc cực mặt cắt ngang của ống na nô các bon
kr
Hệ số dãn dài trong hàm thế năng
kθ
Hệ số uốn trong hàm thế năng
kτ
Hệ số chống xoắn trong hàm thế năng
D
Độ cứng uốn của Tấm Composite
Mx
Mô men uốn
Mz
Mô men xoắn
Nz
Lực dọc trục
F
Lực kéo tác dụng lên tấm Graphene
Ptl
Giá tri lớn nhất của lực kéo trong giai đoạn đàn hồi của mẫu thử
A
Diện tích mặt cắt ngang của Graphene
u
Chuyển vị
Kí hiệu sử dụng trong đồ án (tiếp)
Kí hiệu
Ý nghĩa
Ur
Năng lượng liên kết khi kéo trong hàm thế năng
Uθ
Năng lượng liên kết khi uốn trong hàm thế năng
UФ
Năng lượng liên kết khi xoắn trong hàm thế năng
Uω
Năng lượng liên kết khi xoắn không cùng mặt phẳng
Uvdw
Năng lượng tương tác do lực Van der Waals
W
Độ võng của tấm Composite
ΔL
Biến dạng dài của tấm
Δr
Độ giãn dài trong hàm thế năng
Δθ
Góc uốn trong hàm thế năng
ΔФ
Góc xoắn trong hàm thế năng
α
Góc xoay của dầm
β
Góc xoắn của điểm cuối dầm
γ
Góc trượt (Độ trượt tương đối)
ε
Biến dạng
θ
Góc xoay tỉ đối mặt cắt ngang của ống khi chịu mô men xoắn
σ
Ứng suất
σtl
Giới hạn tỉ lệ của vật liệu
σb
Ứng suất bền
τ
Ứng suất tiếp
υ
Hệ số Poát xông
φ
Góc xoay của mặt cắt ngang
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Định nghĩa
Graphene là một dạng thù hình của các bon với kết cấu na nô. Graphene là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử cácbon với liên kết sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong. Tên gọi của nó được ghép từ "graphit" (than chì) và hậu tố "-en" (tiếng Anh là "-ene"); trong đó chính than chì là do nhiều tấm graphen ghép lại [1].
/
Hình 1.1 Tấm Graphene
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của Graphene
Graphene – các tấm carbon chỉ dày một nguyên tử - được khám phá ra vào năm 2004 do hai nhà khoa học người Nga là Konstantin Novoselov và Andre Geim . Với sự khám phá đó năm 2010 giải Nobel Vật Lý đã được trao cho hai nhà khoa học này[2].
Graphen có nhiều tính chất chưa từng gặp ở các vật liệu khác, và các số đo chức năng của nó gây chấn động trong giới vật lý, hóa học và đặc biệt, điện tử học. Về tính chất vật lý, graphen là loại vật liệu rất cứng, cứng hơn cả kim cương, độ bền cao hơn thép trên 200 lần, những ở dạng đơn lớp lại dẻo như một miếng nhựa, có thể bẻ cong, gấp hay cuộn lại thành ống. Nó trong suốt cho phép tối thiểu 90% ánh sáng đi qua, điện trở thấp hơn chất dẫn điện...
Download Đồ án Tính toán và mô phỏng uốn tấm nanocomposite nền polymer cốt graphene miễn phí
Mục lục
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
Kí hiệu sử dụng trong đồ án 7
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.1 Định nghĩa 9
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của Graphene 10
1.3 Cấu trúc của Graphene. 11
1.4 Các đặc tính của Graphene. 12
1.4.1 Đặc tính về cơ học. 12
1.4.2 Đặc tính về điện 13
1.4.3 Đặc tính về nhiệt 13
1.5 Cơ sở lựa chọn đề tài 14
CHƯƠNG 2:MÔ HÌNH PTHH VÀ MODUN ĐÀN HỒI CỦA GRAPHENE 16
2.1 Mô hình phần tử hữu hạn cho tấm Graphene 16
2.2 Mô đun đàn hồi của phần tử dầm. 17
2.2.1 Hàm thế năng 17
2.2.2 Quan hệ giữa các thông số của mặt cắt ngang và lực 18
2.3 Sơ lược về phương pháp cơ học kết cấu đối với hệ khung không gian. 21
2.3.1 Bài toán kéo – nén 22
2.3.2 Bài toán uốn 23
2.3.3 Bài toán xoắn 25
2.3.4 Bài toán kéo, uốn, xoắn đồng thời 26
2.4 Tính toán cơ tính của tấm graphene. 27
2.4.1 Kéo theo phương armchair. 27
2.4.2 Kéo theo phương zigzac. 28
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PTHH CỦA BÀI TOÁN 29
3.1 Đặc trưng vật liêu. 29
3.2 Mô tả bài toán. 29
3.3 Xây dựng mô hình. 29
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. 32
4.1 Lý thuyết tấm Kirchoff 32
4.2 Kết quả bài toán theo phương pháp giải tích. 34
4.3 Kết quả bài toán theo phần mềm Marc. 35
4.3.1 Mô hình 100% nhựa Epoxy. 36
4.3.2 Mô hình Vs=2.5%. 37
4.3.3 Mô hình Vs= 5%. 38
4.3.4 Mô hình Vs= 10%. 39
4.3.5 Mô hình Vs= 15%. 40
4.3.6 Mô hình Vs= 20%. 41
4.4 Sự phụ thuộc độ võng tấm vào số lớp Graphene trên nền Epoxy. 42
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN 44
Tài liệu tham khảo 45
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
Tóm tắt nội dung:
LỜI CẢM ƠNChúng em xin chân thành Thank các thầy cô trong viện cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình chỉ dạy chúng em trong suốt 5 năm qua. Chúng em cũng xin Thank các thầy cô trong bộ môn Cơ học vật liệu đã giúp đỡ chúng em trong thời gian hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt chúng em tỏ lòng Thank đến thầy Lê Minh Quý đã trực tiếp tận tình hướng dẫn chỉ bảo chúng em hoàn thành đồ án này.
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển, con người luôn có những phát minh phục vụ cuộc sống của mình. Việc tìm ra vật liệu mới thay thế vật liệu truyền thống là một bước tiến của khoa học mà công nghệ na nô được nhắc tới như là một điển hình. Tất cả các máy, kết cấu và công cụ có thể được thiết kế từ kích thước nguyên tử. Những tấm graphene có độ bền phá kỷ lục có thể là ý tưởng để thiết kế những công cụ có cấu trúc na nô và kết cấu na nô-composite.
Kể từ khi “chất liệu nghi vấn” graphene – các tấm carbon chỉ dày một nguyên tử - được khám phá ra vào năm 2004 do hai nhà khoa học người Nga là Konstantin Novoselov và Andre Geim. Nó đã tỏ ra là một chất dẫn điện cực kì tốt; một chất bán dẫn có thể dùng để chế tạo transistor; và là một vật liệu rất bền. James Hone, Jeffrey Kysar, Changgu Lee và Xiaoding Wei ở trường đại học Columbia đã chứng minh cho thấy nó là chất liệu bền nhất từ trước đến nay[1].
Do khó khăn trong nghiên cứu thực nghiệm, mô phỏng số được coi là công cụ đắc lực mô hình hóa và xác định đặc trưng cơ học của Graphene và Composite từ nó.
Với đề tài: “Tính toán và mô phỏng uốn tấm nanocomposite nền polymer cốt graphene”. Đồ án sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm Marc để mô hình hóa và xác định đặc trưng cơ học của graphene và tính toán bài toán uốn tấm nanocomposite nền polymer cốt graphene.
Nội dung chính của đồ án được trình bày như sau:
Chương 1 :trình bày về lịch sử phát triển và ứng dụng, cấu trúc và các đặc tính của graphene. Cơ sở lựa chọn loaị vật liệu composite của graphene để nghiên cứu
Chương 2 :mô hình hóa tấm graphene bằng phương pháp phần tử hữu hạn và tính mô đun đàn hồi của tấm graphene.
Chương 3 : Mô hình phần tử hữu hạn của bài toán
Chương 4 : Kết quả cho bài toán uốn
Chương 5 : Kết Luận
Mục lục
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
Kí hiệu sử dụng trong đồ án 7
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.1 Định nghĩa 9
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của Graphene 10
1.3 Cấu trúc của Graphene. 11
1.4 Các đặc tính của Graphene. 12
1.4.1 Đặc tính về cơ học. 12
1.4.2 Đặc tính về điện 13
1.4.3 Đặc tính về nhiệt 13
1.5 Cơ sở lựa chọn đề tài 14
CHƯƠNG 2:MÔ HÌNH PTHH VÀ MODUN ĐÀN HỒI CỦA GRAPHENE 16
2.1 Mô hình phần tử hữu hạn cho tấm Graphene 16
2.2 Mô đun đàn hồi của phần tử dầm. 17
2.2.1 Hàm thế năng 17
2.2.2 Quan hệ giữa các thông số của mặt cắt ngang và lực 18
2.3 Sơ lược về phương pháp cơ học kết cấu đối với hệ khung không gian. 21
2.3.1 Bài toán kéo – nén 22
2.3.2 Bài toán uốn 23
2.3.3 Bài toán xoắn 25
2.3.4 Bài toán kéo, uốn, xoắn đồng thời 26
2.4 Tính toán cơ tính của tấm graphene. 27
2.4.1 Kéo theo phương armchair. 27
2.4.2 Kéo theo phương zigzac. 28
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PTHH CỦA BÀI TOÁN 29
3.1 Đặc trưng vật liêu. 29
3.2 Mô tả bài toán. 29
3.3 Xây dựng mô hình. 29
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. 32
4.1 Lý thuyết tấm Kirchoff 32
4.2 Kết quả bài toán theo phương pháp giải tích. 34
4.3 Kết quả bài toán theo phần mềm Marc. 35
4.3.1 Mô hình 100% nhựa Epoxy. 36
4.3.2 Mô hình Vs=2.5%. 37
4.3.3 Mô hình Vs= 5%. 38
4.3.4 Mô hình Vs= 10%. 39
4.3.5 Mô hình Vs= 15%. 40
4.3.6 Mô hình Vs= 20%. 41
4.4 Sự phụ thuộc độ võng tấm vào số lớp Graphene trên nền Epoxy. 42
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN 44
Tài liệu tham khảo 45
Kí hiệu sử dụng trong đồ án
Kí hiệu
Ý nghĩa
E
Mô đun đàn hồi
Ed
Mô đun đàn hồi của phần tử dầm
Vs
% thể tích graphene trong composite
Gd
Mô đun trượt của phần tử dầm
L
Chiều dài của phần tử dầm
d
Đường kính của phần tử dầm
A0
Diện tích mặt cắt ngang của phần tử dầm
L0
Chiều dài ban đầu của Graphene
h
Chiều dày tấm Composite
b
Chiều rộng của tấm Composite
P
Lực phân bố đều tác dụng lên Composite
Jx
Mô men quán tính mặt cắt ngang của dầm theo trục x
Jy
Mô men quán tính mặt cắt ngang của dầm theo trục y
J
Mô men quán tính độc cực mặt cắt ngang của dầm
J0
Mô men quán tính độc cực mặt cắt ngang của ống na nô các bon
kr
Hệ số dãn dài trong hàm thế năng
kθ
Hệ số uốn trong hàm thế năng
kτ
Hệ số chống xoắn trong hàm thế năng
D
Độ cứng uốn của Tấm Composite
Mx
Mô men uốn
Mz
Mô men xoắn
Nz
Lực dọc trục
F
Lực kéo tác dụng lên tấm Graphene
Ptl
Giá tri lớn nhất của lực kéo trong giai đoạn đàn hồi của mẫu thử
A
Diện tích mặt cắt ngang của Graphene
u
Chuyển vị
Kí hiệu sử dụng trong đồ án (tiếp)
Kí hiệu
Ý nghĩa
Ur
Năng lượng liên kết khi kéo trong hàm thế năng
Uθ
Năng lượng liên kết khi uốn trong hàm thế năng
UФ
Năng lượng liên kết khi xoắn trong hàm thế năng
Uω
Năng lượng liên kết khi xoắn không cùng mặt phẳng
Uvdw
Năng lượng tương tác do lực Van der Waals
W
Độ võng của tấm Composite
ΔL
Biến dạng dài của tấm
Δr
Độ giãn dài trong hàm thế năng
Δθ
Góc uốn trong hàm thế năng
ΔФ
Góc xoắn trong hàm thế năng
α
Góc xoay của dầm
β
Góc xoắn của điểm cuối dầm
γ
Góc trượt (Độ trượt tương đối)
ε
Biến dạng
θ
Góc xoay tỉ đối mặt cắt ngang của ống khi chịu mô men xoắn
σ
Ứng suất
σtl
Giới hạn tỉ lệ của vật liệu
σb
Ứng suất bền
τ
Ứng suất tiếp
υ
Hệ số Poát xông
φ
Góc xoay của mặt cắt ngang
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Định nghĩa
Graphene là một dạng thù hình của các bon với kết cấu na nô. Graphene là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử cácbon với liên kết sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong. Tên gọi của nó được ghép từ "graphit" (than chì) và hậu tố "-en" (tiếng Anh là "-ene"); trong đó chính than chì là do nhiều tấm graphen ghép lại [1].
/
Hình 1.1 Tấm Graphene
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của Graphene
Graphene – các tấm carbon chỉ dày một nguyên tử - được khám phá ra vào năm 2004 do hai nhà khoa học người Nga là Konstantin Novoselov và Andre Geim . Với sự khám phá đó năm 2010 giải Nobel Vật Lý đã được trao cho hai nhà khoa học này[2].
Graphen có nhiều tính chất chưa từng gặp ở các vật liệu khác, và các số đo chức năng của nó gây chấn động trong giới vật lý, hóa học và đặc biệt, điện tử học. Về tính chất vật lý, graphen là loại vật liệu rất cứng, cứng hơn cả kim cương, độ bền cao hơn thép trên 200 lần, những ở dạng đơn lớp lại dẻo như một miếng nhựa, có thể bẻ cong, gấp hay cuộn lại thành ống. Nó trong suốt cho phép tối thiểu 90% ánh sáng đi qua, điện trở thấp hơn chất dẫn điện...