جلسه دفاع ارزیابی پژوهشی 1 رساله دکتری (آقای محمد دهقان فارسی)
موضوع: طراحی، شبیهسازی عددی و بررسی تجربی فراماده با رفتار حافظهدار شکل
ارائه دهنده: محمد دهقان فارسی
استادان راهنما: دکتر جعفری ندوشن، دکتر محسن اصفهانیان
استادان داور: دکتر محمد سیلانی، دکتر حسین جعفرزاده
چکیده:
پیشرفتهای اخیر در طراحی فرامادههای مکانیکی افقهای تازهای برای توسعهی مواد هوشمند گشوده است؛ موادی که رفتار مکانیکی آنها نه صرفاً از ترکیب شیمیایی، بلکه از معماری هندسی و مکانیزمهای ساختاری ناشی میشود. در این میان، فرامادههای حافظهدار به دلیل قابلیت تغییر شکل بازگشتپذیر در پاسخ به محرکهای حرارتی یا مکانیکی، جایگاهی ویژه در کاربردهای تطبیقی و چند پایدار یافتهاند. بااینحال، اغلب پژوهشهای موجود متکی بر آلیاژها یا پلیمرهای حافظهدار شکل هستند که مستلزم فرایندهای تولید پیچیده، کنترل دقیق حرارتی و هزینههای بالا هستند. پژوهش حاضر با هدف ارائه رویکردی جایگزین، به طراحی ساختارهای حافظهدار مبتنی بر مواد مهندسی متداول میپردازد که از طریق اندرکنش چندمادهای ـ شامل اختلاف ضرایب انبساط حرارتی، تغییرات وابسته به دما در مدول الاستیسیته، و پایداری هندسی کنترلشده ـ قادر به بروز رفتار حافظهدار بدون نیاز به مواد ویژه خواهند بود. نوآوری اصلی این تحقیق در آن است که حافظهداری نه بهعنوان ویژگی ذاتی ماده، بلکه بهعنوان خاصیتی برآمده از طراحی سازهای و ترکیب چند مادهای تعریف میشود. در این راستا، ترکیب سازههای چند پایدار چند مادهای با مکانیزمهای قفلشونده حرارتی به کار گرفته میشود تا تغییرشکلهای ماندگار تحت بارگذاری مکانیکی ایجاد و سپس با تحریک حرارتی به حالت اولیه بازگردانده شوند. قفلهای حرارتی امکان نگهداری سازه در وضعیت تغییرشکلیافته را فراهم کرده و با آزادسازی توسط محرک خارجی (مانند دما) بازگشتپذیری را تضمین میکنند. بدین ترتیب، ترکیب این دو مکانیزم مسیر ایجاد سازههایی با چند حالت پایدار و پاسخگو به محرکهای متنوع را هموار میسازد، بهگونهای که تغییر حالت پایدار میتواند با گامهای دمایی مشخص کالیبره گردد. این هدف از طریق مدلسازی عددی رفتار ترمومکانیکی، طراحی و بهینهسازی ساختارها، و اعتبارسنجی تجربی با استفاده از چاپ سهبعدی چند مادهای و آزمونهای حرارتی - مکانیکی دنبال خواهد شد. نتایج مورد انتظار میتواند بنیانی نوین برای توسعهی فرامادههای فعال و کمهزینه در حوزههای حسگرها، سازههای هوشمند و تطبیقپذیر فراهم آورد.