قطب علمی ترموالاستیسیته :

مدیر قطب : دکتر حسن بصیرت تبریزی

کارشناس : مهری حیدری

آدرس : دانشگاه صنعتی امیرکبیر ـ دانشکده مهندسی مکانیک

صندوق پستی : 4413 - 15875

تلفن : 64543459 - 021

فاکس : 66492879 - 021

آدرس ایمیل : thermoelasticity@aut.ac.ir

آدرس وب: http://me.aut.ac.ir/excellence/thermo.c.e.htm

 

با پیشرفت صنایع جدید و روشهای فرآوری به روز، بسیاری از ماشین ها و سازه ها با محیط دمایی فوق العاده بالا مواجه هستند، که انواع مختلف بارگذاری های حرارتی را در پی خواهد داشت. این شرایط نیاز به بررسی های متمرکز تحلیل تنش های حرارتی را در پی داشته است.

از سال 2005 وزارت علوم،تحقیقات و فناوری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر را برای تمرکز در این زمینه تحقیقاتی برگزیده است. در حال حاضر اساتيد اين دانشكده با ديگر اساتيد دانشگاههاي ايران در تعامل ميباشند و بیشترین مقالات علمی را در این زمینه در مجامع و مجلات علمی داخلی و بین المللی به چاپ رسانده اند.

هدف این مرکز تحقیق در زمینه گسترش حال حاضر این مطالعات است، با تأکید ویژه عواملی که مفید برای مهندسان طراح و عملگرا در اجتناب از آثار زیان آور تنش های حرارتی باشد.

اعضای مرکز عالی ترموالاستیسیته (TCE) از سوی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری به قرار زیر منصوب شده اند:

  آقاي دكتر مهدي اخلاقي (استاد)- دانشگاه صنعتي اميركبير

آقای دکتر محمد رضا اسلامی (استاد) ـ دانشگاه صنعتي اميركبير

آقای دکتر حسن بصیرت تبریزی (استاد) ـ دانشگاه صنعتي اميركبير

آقاي دكتر اكبر علي بيگلو (دانشیار) ـ دانشگاه تربيت مدرس

آقای دکتر محمود شاکری (استاد) ـ دانشگاه صنعتي اميركبير

آقاي دكتر مجتبي صديقي (دانشیار) ـ دانشگاه صنعتي اميركبير

آقاي دكتر شهريار فريبرز (استاد) ـ دانشگاه صنعتي اميركبير

آقاي دكتر علي قربان پور آراني (استاد) ـ دانشگاه كاشان

آقای دکتر محمد محمدی اقدم (دانشیار) ـ دانشگاه صنعتي اميركبير

آقاي دكتر محمد حسين ياس (استاد) ـ دانشگاه رازي كرمانشاه

 

   تنش حرارتی

 تنش حرارتی افزایش تنش در اثر تأثیرات دما است. وقتی یک ماده با تغییرات دما روبرو می شود     لایه های مختلف ماده، مقادیر مختلفی انبساط پیدا می کند. برای حفظ پیوستگی ماده، یک سیستم تنش و کرنش حرارتی معرفی می شود که بستگی به شکل جسم و پخش دما در آن دارد.

تنش حرارتی همچنین می تواند حتی در هنگامی که تغییرات دما وجود ندارد بوجود آید، هنگامی که انبساط آزاد توسط قیدهای خارجی محدود می شود. این مورد هنگامی رخ می دهد که یک جسم از مواد مختلفی با ضرایب انبساط مختلف تشکیل شده و یا دارای نا همگنی در ریز ساختار باشد.

در اجزایی که از جنس مواد ترد هستند، این تنشهای حرارتی به اضافه تنش های مکانیکی حاصل از نیروهای خارجی می توانند باعث ایجاد ترک و شکست قطعه شوند.

     برخی مواد هنگامی که تنش حرارتی در نتیجه تغییر زیاد ماده در یک بازده دمایی ناپایدار، سریع ایجاد شود، ترد می شوند. در این مواقع گفته می شود که این مواد نمی توانند شوک حرارتی را تحمل کنند. تأثیر پشت سرهم و تکرار تنش های حرارتی به خستگی حرارتی می انجامد. تنش های حرارتی        می تواند همراه کرنش های پلاستیک قابل ملاحظه ای باشد که منجر به کامل یا از بین رفتن تدریجی            ساختار شود. این تنش ها همچنین ممکن است منجر به کمانش حرارتی در سازه های جدار نازک شود.

هنگامی که یک تنش حرارتی در اثر تغییر دمای ناگهانی ایجاد می شود، این فرآیند به شوک حرارتی موسوم است. تغییرات ناگهانی در دمای محیط، در ایجاد گرمای داخلی (الکتریکی یا هسته ای) نمونه هایی از شوک حرارتی هستند.

     گرچه تنش های ناشی از شوک حرارتی با پخش دمایی تعیین شده و با تنش هایی که توسط شرایط پایدار ایجاد می شوند تفاوت اندکی دارند، این تنش ها عموماً از تنش هایی که توسط گرم کردن یا سرد کردن آهسته ایجاد می شوند به خاطر تغییرات دمای ملایم تر آنها، بزرگتر هستند. یک تفاوت بنیادی دیگر میان تنش های حرارتی عادی و شوکهای حرارتی این است که سرعت کار تنش بسیار زیاد است. بسیاری از مواد با سرعتی که نیرو اعمال می شودتأثیر می پذیرند. برخی از مواد با اعمال سریع تنش   و بنابراین نمی توانند تنش حرارتی را تحمل کند در حالی که اگر همین تنش حرارتی به آرامی اعمال شود می توانند آنرا جذب کنند.

    گرچه مواد ترد در یک چرخه تنش حرارتی اعمال شده دچار شکست می شوند، مواد نرم معمولاً به یک سری چرخه های تکرار شده تنش نیاز دارند تا دچار شکست شوند. شکست در اثر اعمال مکرر تنش حرارتی به عنوان خستگی تنش حرارتی شناخته می شود.

   

دستاوردهاي برجسته قطب تا كنون

-         عضويت در هيأت تحريريه و يا هيأت داوران مجلات علمي معتبر داخلي و خارجي و كميته علمي كنفرانس هاي داخلي و مجامع بين المللي

-         حمايت از كنفرانس هاي داخلي

-         نگارش كتاب توسط اعضاي قطب علمي

-         دعوت از استادان برجسته دانشگاههاي معتبر ايران و جهان براي ارائه سمينار و آموزش

-         تجهيز اولين آزمايشگاه تحقيقاتي ترموالاستيسيته جهت ارائه خدمات در سطح ايران

-         برگزیده جنشواره پژوهشی ایران به عنوان قطب علمي نمونه كشوري در سال 1388

  

اهداف قطب ترموالاستيسيته

تمركز بخشي، توسعة به روز و هدف گذاري تحقيقات در حوزة رفتار سازهها در بارگذاريهاي حرارتي و مكانيكي به منظور توسعه مرزهاي دانش و حل مشكلات صنعت در اين بخش.

محورهاي فعاليت اين قطب شامل:

                    گسترش مرزهاي دانش و تحقيقات در زمينه ترموالاستيسيته

                    توليد علم و دانش در زمينه تجزيه وتحليل سازه ها تحت بار مكانيكي و حرارتي

                    توليد دانش فني به منظور پاسخگوئي به نيازهاي كشور

                    مشاركت در راهبري علم و فناوري با تكيه بر كار گروهي در زمينههاي تخصصي مرتبط

                    تقويت زيرساخت ها و ظرفيتهاي علمي، پژوهشي در زمينه تخصصي قطب

                    تعامل سازنده با مراكز علمي و فناوري در اين زمينه به منظور هم افزايي و ارتقا نوآوري

                 راه اندازي و ساخت مجموعه اي براي آزمايشهاي سازهاي تحت بار مكانيكي و حرارتي و انجام اندازه گيري هاي تغيير مكان، تنش ها و در صورت امكان بررسي ارتعاشي ورق

                    ايجاد مرجع مناسبي براي طرح، نظارت و مشاوره در زمينه هاي مورد توجه صاحبان صنايع سنگين و خودرو سازان با تأكيد ويژه عواملي كه براي مهندسان طراح و عملگرا در اجتناب از آثار زيان آور تنش هاي حرارتي مفيد باشد.

                    يافتن توزيع بهينه خواص به منظور دستيابي استحكام مطلوب در برابر  تنشهاي مكانيكي و حرارتي، انتقال حرارت مطلوب و بهبود فركانسهاي طبيعي در موتورهاي احتراق داخلي صنعت خودروسازي داخل كشور

                    توسعه روش اندازهگيري تنش پسماند به كمك آلتراسونيك و تلاش در راستاي صنعتي نمودن آن

                    توسعه تحقیقات بنیادی ، توسعه ای و کاربردی مرتبط با آثار تنش های حرارتی در مواد و سازه ها

                    بررسی و تحقیق در خصوص رفتار مواد جدید در مقابل تنش های حرارتی به منظور دست یابی به جایگزین های مناسب برای مواد سنتی

                    ایجاد پل مناسبی بین تحقیقات قابل انجام در دانشگاه و کاربردهای مورد نیاز در صنعت در ارتباط با مشکلات و مسایل حاصل از بارگذاری های حرارتی و تغییرات ناشی از گرادیان درجه حرارت

 

تاكنون در بند های بالا پيشرفتهايي حاصل شده است و اميد است كه طي پنج سال آينده آزمايشگاه كامل تحقيقاتي قطب ترموالاستيسيته جهت انجام مطالعات پايه اي در سطح ايران آماده و راه اندازي گردد.

 زمينه‌هاي تخصصي قطب علمي ترمو الاستیسیته دانشكدة مهندسي مكانيك دانشگاه صنعتي اميركبير بصورت زير تعيين شده است:

- طراحی و راه اندازی آزمایشگاه تحليل ورق تحت بار دینامیکی و حرارتی

ـ تجزیه و تحلیل سازه ها از نظر انتقال حرارت توسط هدایت با فرض غير فوريه و استفاده از مدل لرد و شلمن

ـ تجزیه وتحلیل سازه هاي تركدار در اثر اعمال درجه حرارت و نیرو با فرض تئوريهاي   ترموالاستيسيته

ـ بررسی و  مقایسه مدل های مختلف  تئوريهاي عمومي شامل مدل های Lord-Shulman  ، Green- Lindsay  و Green- Naghdi

ـ بررسی سازه های مواد هدفمند درمقابل شوک های حرارتــی و مکانیکــی با مدل های

 ترموالاستيسيته كوپل كلاسيك

- اعمال شرايط مرزي موتورهاي احتراق داخلي با توجه به وابستگي بار مكانيكي و حرارتي به مكان و زمان و يافتن توزيع تنش، كرنش و جابجايي در نقاط مختلف بر حسب زمان

- ترموالاستو ویسکوپلاستیسیته ی فلزات در فاز نیمه جامد

- تحلیل تنش های پسماند جوش در مخازن بزرگ تحت فشار به کمک روش المان محدود و فعالیتهای تجربی

- تحلیل میکرو مکانیکی تنش های پسماند حرارتی در مواد مرکب استفاده از روشهای بدون المان

- كمانش حرارتي سازههاي مختلف مانند تير و ورق (مستطيل و مدور) و پوسته ساخته شده از مواد  هدفمند

-  ترموالاستیسیته ورق ها و پوسته های پلیمری، فلزی و سرامیکی  تقویت شده توسط نانولوله ها ی کربنی و نانولوله های پیزوالکتریک مانند نیترید-بور

- ترمو-الکترو-مگنتو-الاستیسیته ورق ها و پوسته های جدار نازک و ضخیم پیزومگنتیک هدفمند  هوشمند تحت بارهای حراتی یکنواخت متقارن ، غیر متقارن و گذرا واقع در میدان های الکتریک و مغناطیسی

-   کمانش ترمو الکترو مکانیکی نانولوله های، پوسته ها و ورق های نانو کامپوزیتی هوشمند

- طراحي مخازن و مخازن هوشمند دوّار در محيط حرارتي

- طراحي و ساخت قطعات مكانيكي تحت بار ديناميكي و حرارتي در محيط خورنده و سايش گيري از خوردگي آنها

 سازمانها و صنايع مرتبط با قطب ترموالاستيسيته

سازمان گسترش و نوسازي صنايع واحدهاي توليدي و صنايع تحت پوشش آن و سازمان صنايع دفاع، سازمان هوافضا و ديگر صنايع مرتبط.

نگرش قطب تعامل سازنده قطب به عنوان هستهي مركزي فعاليت تحقيقات كاربردي با صنايع ذيربط و تعريف موضوعات مورد علاقه اين صنايع و تجهيز آزمايشگاهها و تحقيقات نو و كاربردي در راستاي پاسخگويي به نيازها و به روز نمودن علوم فناوري كشور در اين زمينه ميباشد. اميد است با تشكيل اين قطب و ميزان حمايت صنايع مرتبط از اين اهداف، كمك شاياني به تحقق در زمينه تجزيه وتحليل سازه ها تحت بار ديناميكي و حرارتي و هدفهاي كلان كشور نمايد.

 

آزمایشگاهها و کارگاههایی که به این مرکز سرویس می دهند

 

- آزمایشگاه تحقیقاتی تحلیل تجربی تنش

- آزمایشگاه تحقیقاتی مواد مرکب

- آزمایشگاه روشهای تست غیر مخرب

- آزمایشگاه علم مواد و عملیات حرارتی

- آزمایشگاه رادیوگرافی

- آزمایشگاه تحقیقاتی خوردگی و زیستی

- آزمایشگاه تحقیقاتی انرژی

- آزمایشگاه مقاومت مصالح

- آزمایشگاهیدرولیک و نیوماتیک

- کارگاه جوشکاری و جوش تخصصی 

و دیگر آزمایشگاههای دانشکده که در صورت نياز قطب ميتواند از آنها استفاده نمايد.