راهنمای آزمایشگاه خواص مکانیکی

اختصاصی از حامی فایل راهنمای آزمایشگاه خواص مکانیکی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

راهنمای آزمایشگاه خواص مکانیکی

مقدمه:

هدف آزمایشگاه خواص مکانیکی آشنائی دانشجویان با انواع مهم و پرکاربرد تستهای مکانیکی مورد استفاده در صنعت و کارهای پژوهشی می‌باشد. شاید مهمترین آزمایش در این میان برای دانشجویان گروه مهندسی مواد, آزمایش کشش ساده باشد که تغییر شکل الاستیک و پلاستیک را در شرایط ساده تک محوری بررسی می‌نماید و اطلاعات بسیار مهمی را در اختیار پژوهشگر قرار می‌دهد.

به کمک آزمایش ساده کشش علاوه بر به دست آوردن مشخصات الاستیک و پلاستیک ماده همچون تنش تسلیم, استحکام کششی, ازدیاد طول و ... , پدیده نقطه تسلیم, کارسختی, پدیده گلوئی شدن, پیرسختی, نحوه شکست و اثر ترخ کرنش بر خواص کششی فولادها مورد بررسی قرار می‌گیرد

آزمایش مهم دیگر که از نظر کاربرد در صنعت شاید رتبه اول را دارا باشد سختی‌سنجی است که ساده‌ترین و سریعترین تست جهت رسیدن به اطلاعات اولیه در خصوص خواص مکانیگی یک ماده است.

آزمایش ضربه مقاومت ماده در مقابل تغییر شکل با سرعت کرنش بالا را بررسی می‌کند و به عبارتی مقاومت به ضربه که معیاری مقایسه‌ای برای چقرمگی شکست ماده می‌باشد را اندازه‌گیری می‌نماید. در آزمایش خستگی با یکی از روشهای ساده تست خستگی آشنا شده و منحنی S-N برای یک نمونه فولادی به روش تست دورانی خمشی به دست می‌آید.

آزمایش خزش تغییر شکل در اثر گذشت زمان را بررسی کرده و منحنی e-t با توجه به دمای نسبتاً پایین فعال شدن مکانیزمهای خزش برای سرب رسم می‌شود.

تعداد صفحات: 16

خواص ساختاری، الکتریکی و اپتیکی نانو کامپوزیتهای پلیمری نیمرسانای شفاف

اختصاصی از حامی فایل خواص ساختاری، الکتریکی و اپتیکی نانو کامپوزیتهای پلیمری نیمرسانای شفاف دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

خواص ساختاری، الکتریکی و اپتیکی نانو کامپوزیتهای پلیمری نیمرسانای شفاف

مقدمه ای کامل و جامع و بسیار مناسب برای نوشتن پایان نامه 37 صفحه فایل word با فهرست مطالب، جدولها و شکلها و با رعایت تمام نکات نگارشی و با مراجع معتبر ISI

اگر فایل خاصی مد نظر شماست بفرمائید تا در صورت امکان در سایت قرار گیرد.

[e-mail]

فایلهای مرتبط:

-1- خواص اپتیکی نانو کامپوزیت­های آلی– معدنی

ویژگی­های مفید اپتیکی و کاربردهای نانوکامپوزیت­های آلی-معدنی (PINC ها)[1]، شامل جذب نور (نور مرئی و UV)، فوتولومینسانس، ضریب شکست اپتیکی زیاد و دورنگ نمایی[2]، قرن­هاست که آنها را تبدیل به طبقه مهمی از مواد کاربردی کرده است. خواص اپتیکی کامپوزیت­های PINC وابسته به اندازه و توزیع فضایی ذرات معدنی در ماتریس پلیمر است [1].

• جذب کنندگی UV

 PINC هایی که شامل پلیمر و جذب کننده­های UV معدنی مانند TiO2 و ZnO هستند، با افزودن مستقیم نانوفیلرها به ماتریس­های پلیمر ترکیب شده­اند. برای مثال شکل (2-1) از طیف UV-VIS نانوکامپوزیت­های پلی متیل متا آکریلات/اکسید روی (PMMA/ZnO) سنتز شده توسط پلیمریزاسیون سل ژل در محل (شکل 2-2) نشان می­دهد که نانوکامپوزیت­های PMMA/ZnO حتی در غلظت­های پایین فیلرZnO  (wt% 017/0) به طور قطع دارای اثر سدکنندگی UV است، اما شفافیت بالایی را در ناحیه مرئی حتی در اندازه­های بزرگ (ضخامت cm1) حفظ می­کند. علاوه ­بر این، نانوکامپوزیت­های PMMA-ZnO بازدهی بسیار بالاتری در دفع UV  نسبت به لنزهای تجاری که تماسی و سدکننده UV هستند دارد، زیرا قدرت انتقال این لنزها در دامنه 290 تا nm 340 تقریباً صفر است [2،3].

 .

.

• فوتولومینسانس [1] (نور گسیل)

نانوکامپوزیت با نانوذرات غیر رسانای اکسید/پلیمر به دلیل حضور گروه­های کربوکسیلات در فاصله بین سرامیک و PMMA از خود گسیل نور[2] نشان می­دهند، در حالیکه نانوذرات نیمرسانا همچون ZnO، دارای نور گسیل ذاتی هستند. نانوکامپوزیت­های فوتولومینسان دارای پتانسیل بالایی برای کاربرد در زمینه­های مختلف هستند. برای مثال، نانوکامپوزیت­های اپوکسی با پایه ZnO را می­توان برای نوردهی در قطعات حالت جامد استفاده کرد.

در همین راستا، دو [3] و همکارانش [4] نیز نانوذرات ZnO تعبیه شده در ماتریس پلیمر چربی دوست PMMA را به روش سل ژل غیر متعادل سنتز کرده و خواص فوتولومینسانس (تابندگی) آن را مطالعه کردند. آنها دریافتند که نانوذرات ZnO (nm 6-5) که در PMMA جایگذاری شده­اند، نشان دهنده عبور UV در طول موج  nm334، به دلیل اثرات کوانتومی در اندازه نانوذرات و همچنین نشان دهنده فوتولومینسانس در طول موج nm 346، به دلیل حضور اکساتیون­های مقید [4] در کمپلکس­های R-(Coo)- ZnO است (شکل 2-3). همچنین آنها عکس TEM از این نانوکامپوزیت را به صورت شکل (2-4) ارائه کردند.

.

.

-2- خواص الکتریکی نانوکامپوزیت­های آلی– معدنی:

نانوکامپوزیت­های پلیمری- معدنی رابطه تنگاتنگی با طراحی قطعات الکترونیکی و اپتیکی – الکترونیکی دارد. مقیاس ابعادی قطعات الکترونیکی در حال حاضر وارد محدوده نانو شده است[1]. سو[1] و کورا ماتا[2] [6]، سنتز نانوکامپوزیت­های PANI/TiO2 را با پلیمریزاسیون در محل PANI در حضور نانوذرات TiO2 گزارش کردند. در این گزارش پوسته­های نانوکامپوزیت سنتز شده، رسانایی قابل توجهی (S/cm 10-1) نشان دادند که این رسانایی با گرمادهی به مدت یک ساعت در دمای ̊C80، افزایش یافته است. شکل(2-7) رسانایی و اثر دمای حرارتی در نانوکامپوزیت PANI-DBSA/TiO2-DBSA، با محتوای مختلف از TiO2 را نشان می­دهد. هدایت لایه نانوکامپوزیتی با افزایش مقدار TiO2 کمی افزایش می­یابد، و سپس با محتوای بیش از حد TiO2 کاهش می­یابد....

.

.

-3- خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت­های آلی– معدنی:

 نانو ذرات مغناطیسی جزو یکی از دو گروه زیر هستند: گروهی شامل نانو ذرات فلزی و گروهی دیگر شامل نانوذرات Fe2O3، Fe3O4 یا هیدروکسید آهن[1] هستند. بیشتر نانوکامپوزیت­ های حاصل از نانوذرات فلزی یا هیدروکسید آهن، بدون پسماند مغناطیسی[2] هستند که این امر نشان دهنده یک ماده فرا پارامغناطیس[3] است.

ژان [4] و همکارانش، در پوسته ­های نانوکامپوزیت PI/γ-Fe2O3، رفتاری فرا پارامغناطیسی مشاهده کردند. آنها همچنین مشاهده کردند که با افزایش محتوای بار Fe3O4 از wt%2 به  wt%8، مغناطش اشباع [5] پوسته­ های نانوکامپوزیت PI/γ-Fe2O3 ، از  A 2-10× 354/1 به A 2-10× 220/4 افزایش یافت. بنابراین خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت ها را میتوان با تغییر دادن محتوای بار Fe3O4، کنترل کرد. شکل (2-11) نشان­دهنده حلقه­های پسماند مغناطیسی نانوکامپوزیت­های پلی پیرول است که با بارگذاری 20 و 50 درصد وزنی از نانوذرات اکسید آهن ...

.

.

-4-1- مطالعه خواص ساختاری و اپتیکی نانوکامپوزیت PVA/TiO2:

ملک پور و براتی[8] نانوکامپوزیت­های پلیمری مشتق شده از پلی وینیل الکل (PVA) و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) را سنتز نموده و خواص فیزیکی آن را بررسی نمودند. آنها در این تحقیق ابتدا نانوذرات TiO2 با سطح اصلاح شده را تهیه کرده و سپس نانوکامپوزیت PVA/TiO2 را تهیه کردند، بدین طریق که مقادیر مختلف نانوذرات اصلاح شده سطحیTiO2  (5، 10، 15 و 20 wt% از PVA) را با 1/0 گرم PVA مخلوط کردند. سپس مخلوط حاصل را در ml 15 اتانول خالص پخش کرده و به مدت 2 ساعت سونش[1] نمودند و ...

.

.

.

فهرست مطالب

فصل دوم : خواص ساختاری، الکتریکی و اپتیکی نانو کامپوزیت­های پلیمری نیمرسانای شفاف .1

2-1: خواص اپتیکی نانو کامپوزیت­های آلی– معدنی.. 1

2-2: خواص الکتریکی نانوکامپوزیت­های آلی– معدنی.. 6

2-3: خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت­های آلی– معدنی.. 9

2-4: مطالعه خواص فیزیکی نانوکامپوزیت­های انتخابی.. 10

2-4-1: مطالعه خواص ساختاری و اپتیکی نانوکامپوزیت PVA/TiO2 10

2-4-2: مطالعه و بررسی خواص نانوکامپوزیت پلی آنیلین دوپ شده با اکسید قلع (PANI/SnO2) 15

2-4-3: سنتز و مشخصه یابی نانوکامپوزیت TiO2-SiO2:PVA (TSP) 24

2-4-4: رشد لایه های نازک اکسید قلع با ناخالصی فلوئور بر بستر های پلیمری شفاف و انعطاف­پذیر. 29

مراجع. 33

فهرست شکل­ها

شکل 2-1: طیف UV-VIS نانوکامپوزیت­های PMMA/ZnO   2

شکل 2-2: عکس های دیجیتال از مواد هیبریدی PMMA/ZnO   2

شکل 2-3: طیف فوتولومینسانس از فیلم PMMA/ZnO در مدت زمان واکنش متفاوت.. 4

شکل 2-4 تغییرات اندازه میانگین دانه­ها با مقادیر مختلف ناخالصی از آهن.. 4

شکل 2-5: الگوی XRD از نانوذرات آمورف TiO2 5

شکل2-6:  تغییرات ضریب شکست و طیف عبوری از پوشش­های نانوکامپوزیت... 6

شکل 2-7: هدایت الکتریکی PANI-DBSA/TiO2-DBSA با محتوای مختلف از TiO2 7

شکل 2-8: الگوهای پراش XRD از نانوکامپوزیت­های PANI/TiO2 8

شکل 2-9: ثابت و اتلاف دی الکتریک نانوکامپوزیت­های PANI/TiO2 8

شکل 2-10: هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت­های PANI/TiO2 در دمای C˚ 35. 9

شکل 2-11: حلقه پسماند مغناطیسی نانوکامپوزیت­ها در بارگذاری های مختلف... 10

شکل 2-12: الگوی پراش XRD نانوکامپوزیت PVA/TiO2 12

شکل 2-13: تصاویر SEM از: (a,b) PVA خالص؛ (c-f) نانوکامپوزیت PVA/TiO2، wt%10. 13

شکل 2-14: صاویر AFM از توپوگرافی سطح نانوکامپوزیت PVA/TiO2 13

شکل 2-15: طیف شفافیت UV-VIS غشاهای نانوکامپوزیتی PVA/TiO2.. 14

شکل 2-16: تصویر شماتیک از تشکیل نانوکامپوزیت PANI/SnO2. 17

شکل 2-17: تصویر SEM از نانوکامپوزیت PANI/SnO2. 17

شکل 2-18: طیف FTIR از نانوکامپوزیت PANI/SnO2. 19

شکل 2-19: طیف XRD از نانوکامپوزیت PANI/SnO2 20

شکل 2-20: پاسخ مقاومت نانوکامپوزیت­های  PANI/SnO2 20

شکل 2-21: تصاویر FESEM از موفولوژی سطح نانو کامپوزیت PANI/SnO2. 23

شکل 2-22: تصاویر TEM نانو کامپوزیت PANI/SnO2. 24

شکل 2-23: : تصاویر SEMو TEM، از نانوکامپوزیت­های TS و TSP. 27

شکل 2-24: طیف XRD از نانوکامپوزیت های TS و TSP. 27

شکل 2-25: طیف UV-vis از نانوکاکمپوزیت­های TS و TSP. 28

شکل 2-26: تصاویر AFM  ( μm2 × μm 2) ، (A) بستر خالصPES  و(B)  سطح فیلم  FTOلایه نشانی شده به روشPLD  برروی بستر PES در دمای C˚25TS = و PO2 =8 Pa. 31

شکل 2-27: الگوهای پراشXRD ، (a) فیلمFTO  بر روی PET، (b)  بسترPET  لخت با رزین،(c)
فیلم FTO بر شیشه ای،(d)  بستر شیشه­ای لخت با رزین.. 32

شکل 2-28: میکروگرافSEM  از فیلمFTO  بر بسترPET   32

دانلود پایان نامه بررسی تاثیر افزودن مس بر ریز ساختار و خواص مکانیکی چدن داکتیل

اختصاصی از حامی فایل دانلود پایان نامه بررسی تاثیر افزودن مس بر ریز ساختار و خواص مکانیکی چدن داکتیل دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بررسی تاثیر افزودن مس بر ریز ساختار و خواص مکانیکی چدن داکتیل

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:94

پایان نامه متالوژی گرایش ذوب فلزات

فهرست مطالب :

فصل اول: مقدمه
هدف آزمایش
چدن با گرافیت کروی
کروی سازی گرافیت
مشکلات افزودن منیزیم
4-1    اهمیت جوانه زایی
انجماد و مکانیزم کروی شدن گرافیت در چدن نشکن
فصل دوم: مروری بر منابع
تغییر حالت یوتکتوئید در چدنهای نشکن
1-1-2 تشکیل حلقه های فریت در اثر تجزیه آستنیت
2-1-2 تشکیل پرلیت در اثر تجزیه آستنیت
اثر مس بر سینیتیک تغییر حالت یوتکتوئید در چدنهای نشکن
اثر مس منحنی های سرد کردن
1-2-2 اثر مس بر منحنی های تغییر حالت برحسب زمان
اثر عناصر آلیاژی بر مکانیزمهای حاکم بر فرایند تغییر حالت یوتکتوئید در چدنهای نشکن
اثر مس بر ریز ساختار چدنهای نشکن
1-3-2 اثر مس بر ساختار زمینه چدنهای نشکن
اثر مس بر مشخصات گرافیتهای کروی
اثر مس بر خواص مکانیکی چدنهای نشکن
اثر مس بر سختی چدنهای نشکن
اثر مس بر مقاومت به ضربه چدنهای نشکن
فصل سوم: روش آزمایش
روش آزمایش
فصل چهارم: نتایج
1-4- نتایج حاصل از بررسی ساختار نمونه های مورد آزمایش
2-4- نتایج حاصل از بررسی اثر مس بر ریز ساختار نمونه های مورد آزمایش
3-4- نتایج حاصل از بررسی های اثر مس بر درصد کروی شدن
4-4- نتایج حاصل از بررسی اثر مس بر اندازه گرافیتهای کروی
5-4- نتایج حاصل از بررسی اثر مس بر تعداد گرافیتهای کروی در واحد سطح
6-4- نتایج حاصل از بررسی اثر مس بر ساختار زمینه
فصل پنجم: نتیجه گیری
1-5- اثر مس بر ریز ساختار نمونه های مورد آزمایش
1-1-5- اثر مس بر درصد کروی شدن
2-1-5- اثر بر تعداد گرافیتهای کروی در واحد سطح
3-1-5- اثر مس بر اندازه گرافیتهای کروی
4-1-5- اثر مس بر ساختار زمینه
2-5- اثر مس بر خواص مکانیکی نمونه های مورد آزمایش
1-2-5- اثر مس بر خواص کشتی
2-2-5- اثر مس بر انرژی ضربه
2-2-5- اثر مس بر سختی
3-5- نتیجه گیری
منابع و مآخذ
پیوستها

چکیده :

هدف از انجام آزمایش:

در این آزمایش سعی شده که به این سؤال پاسخ داده شود که به علت افزایش سختی در اثر افزودن مس در چدنهای نشکن چیست. لذا لازم می باشد که مختصری در مورد چدنهای نشکن نکاتی یادآوری شود.

• چدن با گرافیت کروی:

چدنهای نشکن یا چدنهای گرافیت کروی، خانواده ای از چدنها هستند و همانطور که از اسمشان پیداست شکل گرافیت در آنها کروی است. همین کروی بودن گرافیت ها، باعث افزایش استحکام و چقرمگی در مقایسه با چدنهای با گرافیت ورقه ای می گردد. اصولاً چدن نشکن با افزودن منیزیم Mg در مذاب، تولید می شود. برای کروی شدن گرافیت های قطعاتی که در قالبهای ماسه ای تولید می شوند مقدار 0.07 – 0.04% منیزیم باقیمانده در قطعات ریخته شده کافی می باشد. برای قطعاتی که در قالبهای فلزی تولید می شوند مقدار % 0.02 منیزیم باقیمانده کافی می باشد. همانطور که گفته شد برای کروی نمودن گرافیتها، به منیزیم احتیاج داریم که اگر میزان منیزیم از حد مورد نظر کمی کمتر باشد، گرافیتهای فشرده با استحکام و چقرمگی پائین تری بدست می آید. اصولاً چدن نشکن در مقایسه با چدن گرافیت ورقه ای، تمایل به تبرید بیشتری دارد و برای بدست آوردن ساختار عاری از کار بید مخصوصاً در مقاطع نازک، لازم است جوانه زایی با آلیاژ سیلیسیم si انجام شود.

اندازه گرافیت کروی می تواند روی خواص مکانیکی تأثیر بگذارد. اندازه گرافیت ها به دو پارامتر بستگی دارد:

• آهنگ سرد شدن یا اندازه سطح مقطع. چون مقاطع نازک سریع سرد می شوند، تعداد بیشتری گرافیت کروی خواهند داشت.
• جوانه زنی با آلیاژ سیلیسیم، افزایش تعداد گرافیت کروی و کاهش تمایل به تبریدی بودن مخصوصاً در مقاطع نازک را باعث می شود. افزایش مقدار جوانه زا باعث افزایش تعداد گرافیتهای کروی می شود.

در حین ریخته گری این نوع چدن می توان به ساختار زمینه فریت، پرلیت، مخلوط فریت و پرلیت، آستنیت، بینایت و مار تنزیت دست یافت. چدنهای نشکن پرلینی استحکام بالایی دارند ولی چقرمگی آنها کمتر است. چدنهای نشکن فریتی – استحکام کمتری دارند ولی ازدیاد طول مبنی آنها بیشتر و مقاومت به ضربه شان خوب است.

2-1 کروی سازی گرافیت

در حال حاضر، در تمام کارخانه ها، برای کروی نمودن گرافیتهای چدن نشکن از منیزیم، استفاده می گردد. در ضمن عناصر جزئی مانند سریم و عناصر خاکی نادر موجود در آلیاژ فروسیلیکو منیزیم Fe-Si-Mg برای خنثی کردن عناصر جزیی مضرو راندمال بهتر در عمل جوانه زایی، اهمیت زیادی دارند.

روش افزودن منیزیم به روشهای مختلف اعم از ساده و پیچیده می باشد. در انتخاب یکی از روشها برای یک کارگاه معین باید فاکتور های زیادی مورد نظر قرار گیرد و در بین آنها مهمترین فاکتورها با تعیین اولویتها مشخص گردد. فاکتورهای اصلی به قرار زیر می باشند:

1. روش انتخاب شده نباید با ایجاد نور و دود همراه باشد.
2. قیمت تمام شده چدن تولیدی باید حداقل باشد.
3. روش نباید احتیاج به سرمایه گذاری زیاد در تجهیزات داشته باشد.
4. کیفیت چدن تولیدی باید مطلوب باشد.
5. روش باید توانایی ریختن قطعات با وزن های مختلف را دارا باشد.

برای تولید چدن نشکن مرغوب باید کنترل دقیق به عمل آید تا مقدار منیزیم باقیمانده کم یا زیاد نباشد. از آنجائیکه دما و ترکیب شیمیای برای بازیابی منیزیم موثر میباشند، فرآیند و مواد مناسب کروی سازی مطلوب، بزرگترین عوامل بالقوه برای تغییرات منیزیم باقیمانده می باشندو

3-1 مشکلات افزودن منیزیم

افزودن منیزیم و آلیاژ آن در مذاب چدن مشکلاتی در پی دارد که تا کنون در تمام روشهای کروی نمودن کاملاً حل نشده است.

میزان پائین حلالیت: منیزیم بمقدار خیلی کم در مذاب چدن حل می شود. بنابراین آلیاژ منیزیم با آهن بصورت فرومنیزیم Fe- Mg به هیچ وجه مورد استفاده قرار نمی گیرد.

نقطه جوش پائین: وارد کردن منیزیم خالص به چدن مذاب مشکل می باشد زیرا منیزیم در درجه حرارت 1102 می جوشد که خیلی پائین تر از حرارت مذاب می باشد. بعلاوه فشار بخار زیاد منیزیم در دمای کروی نمودن، حلالیت را بسیار دشوار می سازد.

وزن مخصوص: وزن مخصوص منیزیم که خیلی پائین تر از وزن مخصوص چدن است. چون منیزیم سبکتر است روی سطح مذاب می آید که باعث جوشیدن و اکسید شدن منیزیم و نتیجتاً کاهش راندمان بازیابی می گردد.

4-1 اهمیت جوانه زایی:

جوانه زایی چدنها با آلیاژ سیلیسیم به دلایل زیر انجام می گیرد.

• افزایش تعداد هسته های یوتکتیکی
• کاهش تبریدی (کاهش مادون انجماد)

استفاده از مواد جوانه زا برای تولید چدن نشکن موجب تشکیل مراکز هسته سازی برای رسوب گرافیت می گردد و با بودن این مراکز در طول انجماد رسوب گرافیت آسانتر انجام می گیرد. وجود هسته های گرافیت به تعداد کافی یکی ار عوامل مهم برای جلوگیری از پدیده مادون انجماد (Undercooking) می باشد. بدون وجود هسته ها، کاربیدها می توانند در قطعات تشکیل شوند. وجود کاربید ها موجب نامرغوبی چدن از دیدگاه قابلیت نشکن بودن و ماشینکاری می گردد. علاوه بر آن، گرافیتی که از تجزیه بعدی کاربید ها به وجود می آید، ممکن است دارای شکل نامنظم باشد. چنانچه تلقیح مواد بشکل مناسب انجام پذیرد. معمولاً هسته های کافی برای انجام عملیات تشکیل می گردد. بطور کلی هسته سازی بیشتر کاربیدها در طول انجماد کمتر بوده است. در حقیقت چنانچه بخواهیم قطعات چدن نشکن می باشد و با انجام این کار ساختار در چدن نشکن ریخته شده، قطعاتی با خواص مکانیکی مناسب خواهیم داشت. این خواص عبارت است از: استحکام کشش و تسلیم، قابلیت انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه می باشند.

5-1   انجماد و مکانیزم کروی شدن گرافیت در چدن نشکن:

در انجماد چدن با گرافیت ورقه ای، یوتکتیک گرافیت و آستنیت تشکیل می شود. در انجماد، این یوتکتیک و گرافیت و آستنیت با مذاب در تماس است. رشد دندریت های آستنیت و هسته های گرافیت ورقه ای تا زمانی که ذوب کاملاً منجمد شود، ادامه خواهد داشت. انجماد یوتکتیک گرافیت در چدن نشکن نسبت به چدن با گرافیت ورقه ای در دمای بالاتری شروع می شود. در حین انجماد چدن نشکن، پوسته ای از آستنیت پیرامون گرافیت کروی تشکیل می شود. و بهمین علت، فقط فاز آستنیت با مذاب در تماس خواهد بود و چنین انجماد انجمادی را نیویوتکتیک می نامند هر واحد گرافیت کروی و پوسته آستنیت دور آن را می توان یک هسته در نظر گرفت که کربن باید به داخل این هسته نفوذ کند تا رشد گرافیت کروی و پوسته آستنیت دور آن را به انجماد چدن خاکستری، با سرعت کمتری انجام می شود و با شروع انجماد نیویوتکتیک هسته سازی گرافیت کروی به اتمام می رسد بنابراین تعداد گرافیتهای کروی در مرحله اول انجماد تعیین می شود. با ادامه انجماد تا دمای یوتکتیک گرافیتهای داخل پوسته های آستینیتی به رشد خود ادامه خواهند داد.

تعداد و میزان کروی شدن گرافیتها بر روی خواص چدن نشکن تأثیر بسزایی دارد. وقتی تعداد هسته یا پوسته های آستنیت کم باشد، مناطق برای نفوذ کردن به داخل پوسته آستنیت کمتر شده، و نتیجتاً تعداد گرافیت های کروی کاهش می یابد. بسته به فرایند تولید احتمال ایجاد گرافیت ورقه ای یا کروی ناقص و یا سمنتیت وجود دارد.

شکل شماره 1-1 انجماد یوتکتیکی را با منحنی خنک شدن بررسی می کند.

مروری بر منابع

1-2) تغییر حالت یوتکتوئید در چدنهای نشکن

خواص مکانیکی چدنهای نشکن بستگی به مشخصات ریز ساختار آنها دارد. قسمتی از این ریز ساختار (شکل، اندازه و نحوة توزیع گرافیت) پس از انجماد و یا به عبارتی پس از تغییر حالت یوتکتیک و قسمتی دیگر یعنی ساختار زمینه که نقش عمده را در تعیین خواص مکانیکی چدن نشکن دارا می باشد، پس از تغییر حالت یوتکتوئید شکل می گیرد ]7-1[ و از نیرو می توان تأثیر عناصر آلیاژی بر روی خواص مکانیکی چدنهای نشکن را به اثر آنها بر تغییر حالت یوتکتوئید و مسائل سینتیکی آن دارای اهمیت زیادی می باشد.

بررسی تغییر حالت یوتکتوئید در چدنها نسبت به فولادها پیچیده تر است. زیرا بر خلاف فولادها که واکنش فراپایدار «» در آنها واکنش غالب است، در چدنها این تغییر حالت بوسیلة هر دو واکنش پایدار «»که منجر به تشکیل فریت و گرافیت می شود و واکنش فرا پایدار «» که منجر به تشکیل پرلیت می شود صورت می پذیرد ]5-1[. بنابراین چون تغییر حالت صورت می پذیرد، باید با در نظر گرفتن سینتیک رشدی که هر دو واکنش را در برداشته باشد مورد بررسی قرار گیرد ]2[.

به دلیل طبیعت چند جزیی چدنها، واکنشهای پایدار و فراپایدار در یک درجه حرارت ثابت انجام نمی شوند. بلکه در یک محدودة دمایی صورت می پذیرند. محدودة دمایی انجام این واکنشها بستگی به ترکیب شیمیائی آستنیت داشته و بوسیلة عناصر آلیاژی تحت تأثیر قرار می گیرد. ضمناً محدودة دمایی انجام هر یک از این دو واکنش می تواند بر روی هم قرار گیرد. ]7 و 6 و4[.

همانطور که قبلاً نیز اشاره شد این واکنشها حالت رقابتی دارند، بطوریکه در خلال سرد کردن آهسته از میان محدودة دمایی تغییر حالت یوتکتوئید، فریت در دماهای بالاتر تشکیل شده و به رشد خود همراه با رسوب گرافیت ادامه می دهد. با کاهش بیشتر درجه حرارت و رسیدن به محدودة دمایی تشکیل پرلیت، باقیمانده آستنیت به پرلیت تبدیل می شود. عامل کنترل کنندة سرعت در هر دو حالت نفوذ اتمهای کربن در آستنیت است .

شکل 1-2: مقطعی از نمودار تعادلیسه تایی Fe – C – Si با 2 درصد سیلیسیم ]7[.

شکل 1-2 مقطعی از نمودار تعادلی سه تایی آهن – کربن – سیلیسیم با مقدار ثابت 2 درصد سیلیسیم را نشان می دهد. براساس این نمودار تغییر حالت یوتکوئید در یک نمونه چدن نشکن با ترکیب یوتکتیک را می توان به صورت زیر توضیح داد:

بلافاصله پس از کامل شده انجماد چدن نشکن و درست قبل از رسیدن درجه حرارت به دمای تغییر حالت یوتکتوئید، ساختار چدن شامل ترکیبی از گرافیتهای کروی در زمینه ای از آستنیت است. میزان کربن محلول در آستنیت در این حالت مطابق شکل 1-2 حدود 57/1 درصد می باد (نقطه E). با ادامه سرد کردن حد حلالیت کربن در آستنیت بطور قابل توجهی کاهش می یابد، در نتیجه کربن از زمینة آستنیت خارج شده و با مهاجرت اتمهای کربن از آستنیت به طرف گرافیتهای کروی، درصد کربن آستنیت کاهش پیدا می کند. بطوریکه با رسیدن درجه حرارت به محدودة دمایی تغییر حالت یوتکتوئید، میزان کربن محلول در آستنیت به حدود 67/0 درصد می رسد (نقطه S). تحت این ظرایط تغییر حالت یوتکتوئید آستنیت به «فریت + گرافیت» در یک محدودة دمایی بین درجه حرارتهای  صورت می گیرد ]شکل 1-2[.

1-1-2) تشکیل حلقه های فریت در اثر تجزیه آستنیت

با کاهش درجه حرارت از درجه حرارت پایداری آستنیت به زیر درجة حرارتی که در آن تغییر حالت یوتکتوئید به وقوع می پیوندد، آستنیت از نظر ترمودینامیکی ناپایدار می شود. در این حالت واکنش پایدار«»نیاز به جوانه زنی فریت در فصل مشترک «آستنیت – گرافیت» دارد. جوانه زنی و رشد فریت بایستی با پس زدن اتمهای کربن از حجم استحاله کردة آستنیت همراه باشد، زیرا حلالیت کربن در فریت بمراتب کمتر از آستنیت است. کربن پس زده شده از آستنیت به سمت گرافیتهای کروی نفوذ می کند. در حقیقت این گرافیتها که قبل از تغییر حالت یوتکتوئید شکل گرفته اند (گرافیتهای پرویوتکتوئید) بعنوان یک نوع بانک کربن عمل می کنند، بطوریکه اتمهای کربنی را که در خلال تشکیل فریت از ساختار زمینه پس زده می شوند، می پذیرند و اتمهای کربن لازم را در خلال تشکیل آستینت در حین عملیات آستنیته کردن فراهم می کنند ]7[.

تشکیل فریت بستگی به سرعت نفوذ کربن در ساختار زمینه دارد. در مرحلة جوانه زنی نفوذ در فاز آستنیت صورت می گیرد در حالیکه به محض تشکیل حلقه های فریت پیرامون گرافیتهای کروی، نفوذ کربن بایستی از میان حلقه های فریت صورت گیرد. در یک درجه حرارت ثابت سرعت نفوذ کربن در فریت حدود 10 برابر سرعت نفوذ کربن در آستنیت است ]7 و 4[ در نتیجه نفوذ کربن در آستنیت عامل کنترل کنندة سرعت می باشد. سرعت نفوذ کربن در آستنیت با کاهش درجه حرارت بصورت نمائی کاهش می یابد و بطور کلی با حضور عناصر آلیاژی در چدن نیز کاهش پیدا می کند ]9و4و2و1[.

طرح ارائه شده در شکل 2-2 به درک بهتر مطالبی که در بالا به آن اشاره شد کمک می کن.

و...

NikoFile

دانلود پایان نامه مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

اختصاصی از حامی فایل دانلود پایان نامه مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:240

فهرست مطالب

چکیده

از آنجائیکه شرکت های بزرگ در رشته نانو فناوری  مشغول فعالیت هستند و رقابت بر سر عرصه محصولات جدید شدید است و در بازار رقابت، قیمت تمام شده محصول، یک عامل عمده در موفقیت آن به شمار می رود، لذا ارائه یک مدل مناسب که رفتار نانولوله های کربن را با دقت قابل قبولی نشان دهد و همچنین استفاده از آن توجیه اقتصادی داشته باشد نیز یک عامل بسیار مهم است. به طور کلی دو دیدگاه برای بررسی رفتار نانولوله های کربنی وجود دارد، دیدگاه دینامیک مولکولی و  محیط پیوسته. دینامیک مولکولی با وجود دقت بالا، هزینه های بالای محاسباتی داشته و محدود به مدل های کوچک می باشد. لذا مدل های دیگری که حجم محاسباتی کمتر و توانایی شبیه سازی سیستمهای بزرگتر را با دقت مناسب داشته باشند  بیشتر توسعه یافته اند.

پیش از این بر اساس تحلیل های دینامیک مولکولی و اندرکنش های بین اتم ها، مدلهای محیط پیوسته، نظیر مدلهای خرپایی، مدلهای فنری، قاب فضایی، بمنظور مدلسازی نانولوله ها، معرفی شده اند. این مدلها، بدلیل فرضیاتی که برای ساده سازی در استفاده از آنها لحاظ شده اند، قادر نیستند رفتار شبکه کربنی در نانولوله های کربنی را بطور کامل پوشش دهند.

در این پایان نامه از ثوابت میدان نیرویی بین اتمها و انرژی کرنشی و پتانسیل های موجود برای شبیه سازی رفتار نیرو های بین اتمی استفاده شده و به بررسی و آنالیز رفتار نانولوله های کربنی از چند دیدگاه  مختلف می پردازیم، و مدل های تدوین شده را به شرح زیر ارائه می نمائیم:

1. مدل انرژی- معادل
2. مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS
3. مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB

مدل های تدوین شده به منظور بررسی خصوصیات مکانیکی نانولوله کربنی تک دیواره بکار گرفته شده است. در روش انرژی- معادل، انرژی پتانسیل کل مجموعه و همچنین انرژی کرنشی نانو لوله کربنی تک دیواره بکار گرفته می شود. خصوصیات صفحه ای الاستیک برای نانو لوله های کربنی تک دیواره برای هر دو حالت صندلی راحتی و زیگزاگ  در جهت های محوری و محیطی بدست آمده است.

در  مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS ، به منظور انجام محاسبات عددی،  نانو لوله کربنی با یک مدل ساختاری معادل جایگزین می شود.

در  مدل اجزاء محدود سوم، کد عددی توسط نرم افزار MATLAB تدوین شده که از روش اجزاء محدود برای محاسبه ماتریس سختی برای یک حلقه شش ضلعی کربن، و تعمیم و روی هم گذاری آن برای محاسبه ماتریس سختی کل صفحه گرافیتی، استفاده شده است.

اثرات قطر و ضخامت دیواره بر روی رفتار مکانیکی هر دو نوع نانو لوله های کربنی تک دیواره و صفحه گرافیتی تک لایه  مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده می شود که مدول الاستیک برای هر دو نوع نانو لوله های کربنی تک دیواره با افزایش قطر لوله بطور یکنواخت افزایش و با افزایش ضخامت نانولوله، کاهش می یابد. اما نسبت پواسون با افزایش قطر ،کاهش می یابد. همچنین منحنی  تنش-کرنش برای نانولوله تک دیواره صندلی راحتی پیش بینی و تغییرات رفتار آنها مقایسه شده است. نشان داده شده که خصوصیات صفحه ای در جهت محیطی و محوری برای هر دو نوع نانو لوله کربنی و همچنین اثرات قطر و ضخامت دیواره نانو لوله کربنی بر روی آنها یکسان می باشد. نتایج به دست آمده در مدل های مختلف یکدیگر را تایید می کنند، و نشان می دهند که هر چه قطر نانو لوله  افزایش یابد، خواص مکانیکی نانولوله های کربنی به سمت خواص ورقه گرافیتی میل می کند.

نتایج این تحقیق تطابق خوبی را با نتایج گزارش شده نشان می دهد.

واژه های کلیدی: نانولوله های کربنی ، خواص مکانیکی، محیط پیوسته ، تعادل- انرژی ، اجزاء محدود ، ورق گرافیتی تک لایه،  ماتریس سختی.

فصل اول

مقدمه نانو

1-1 مقدمه

1-1-1 فناوری نانو  

    نانو فناوری عبارت ازآفرینش مواد، قطعات و سیستم های مفید با کنترل آنها در مقیاس طولی نانو متر و بهره برداری از خصوصیات و پدیده های جدید حاصله در آن مقیاس می باشد. به عبارت دیگر فناوری نانو، ایجاد چیدمانی دلخواه از اتم ها و مولکول ها و تولید مواد جدید با خواص مطلوب است. فناوری نانو، نقطه تلاقی اصول مهندسی، فیزیک، زیست شناسی، پزشکی و شیمی است و به عنوان ابزاری برای کاربرد این علوم و غنی سازی آنها در جهت ساخت عناصر کاملاً جدید عمل می کند.

 از  لحاظ ابعادی، یک نانو متر اندازه ای برابر 9-10 متر است (شکل 1-1) . این اندازه تقریباً چهار برابر قطر یک اتم منفرد می باشد.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                             صفحه

فهرست علائم. ر

فهرست جداول. ز

فهرست اشکال. س

چکیده 1

فصل اول..

مقدمه نانو. 3

1-1 مقدمه. 4

   1-1-1 فناوری نانو. 4

1-2 معرفی نانولوله‌های کربنی.. 5

   1-2-1 ساختار نانو لوله‌های کربنی.. 5

   1-2-2 کشف نانولوله. 7

1-3 تاریخچه. 10

فصل دوم.

خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی.. 14

2-1 مقدمه. 15

2-2 انواع نانولوله‌های کربنی.. 16

   2-2-1 نانولوله‌ی کربنی تک دیواره (SWCNT). 16

   2-2-2 نانولوله‌ی کربنی چند دیواره (MWNT). 19

2-3 مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی.. 21

   2-3-1 ساختار یک نانو لوله تک دیواره 21

   2-3-2 طول پیوند و قطر نانو لوله کربنی تک دیواره 24

2-4 خواص نانو لوله های کربنی.. 25

   2-4-1 خواص مکانیکی و رفتار نانو لوله های کربن.. 29

       2-4-1-1 مدول الاستیسیته. 29

       2-4-1-2 تغییر شکل نانو لوله ها تحت فشار هیدرواستاتیک... 33

       2-4-1-3 تغییر شکل پلاستیک و تسلیم نانو لوله ها 36

2-5 کاربردهای نانو فناوری.. 39

   2-5-1 کاربردهای نانولوله‌های کربنی.. 40

       2-5-1-1 کاربرد در ساختار مواد. 41

       2-5-1-2 کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی.. 43

       2-5-1-3 کاربردهای شیمیایی.. 46

       2-5-1-4 کاربردهای مکانیکی.. 47

فصل سوم.

روش های سنتز نانو لوله های کربنی 55

3-1 فرایندهای تولید نانولوله های کربنی.. 56

   3-1-1 تخلیه از قوس الکتریکی.. 56

   3-1-2 تبخیر/ سایش لیزری.. 58

   3-1-3 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت(CVD). 59

   3-1-4 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما (PECVD ) 61

   3-1-5 رشد فاز  بخار. 62

   3-1-6 الکترولیز. 62

   3-1-7 سنتز شعله. 63

   3-1-8 خالص سازی نانولوله های کربنی.. 63

3-2 تجهیزات.. 64

   3-2-1 میکروسکوپ های الکترونی.. 66

   3-2-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM). 67

   3-2-3 میکروسکوپ الکترونی پیمایشی یا پویشی (SEM). 68

   3-2-4 میکروسکوپ های پروب پیمایشگر (SPM). 70

       3-2-4-1 میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM). 70

       3-2-4-2 میکروسکوپ های تونل زنی پیمایشگر (STM). 71

فصل چهارم.

شبیه سازی خواص و رفتار نانو لوله های کربنی بوسیله روش های پیوسته. 73

4-1 مقدمه. 74

4-2 مواد در مقیاس نانو. 75

   4-2-1 مواد محاسباتی.. 75

   4-2-2 مواد نانوساختار. 76

4-3 مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو. 77

   4-3-1 چارچوب های تئوری در تحلیل مواد. 77

       4-3-1-1 چارچوب محیط پیوسته در تحلیل مواد. 77

4-4 روش های شبیه سازی.. 79

   4-4-1 روش دینامیک مولکولی.. 79

   4-4-2 روش مونت کارلو. 80

   4-4-3 روش محیط پیوسته. 80

   4-4-4 مکانیک میکرو. 81

   4-4-5 روش المان محدود (FEM). 81

   4-4-6 محیط پیوسته مؤثر. 81

4-5 روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی.. 83

   4-5-1 مدلهای مولکولی.. 83

       4-5-1-1 مدل مکانیک مولکولی ( دینامیک مولکولی) 83

       4-5-1-2 روش اب انیشو. 86

       4-5-1-3 روش تایت باندینگ... 86

       4-5-1-4 محدودیت های مدل های مولکولی.. 87

   4-5-2 مدل محیط پیوسته در مدلسازی نانولوله ها 87

       4-5-2-1 مدل یاکوبسون. 88

       4-5-2-2 مدل کوشی بورن. 89

       4-5-2-3 مدل خرپایی.. 89

       4-5-2-4 مدل  قاب فضایی.. 92

4-6 محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته. 95

   4-6-1 کاربرد مدل پوسته پیوسته. 97

   4-6-2 اثرات سازه نانولوله بر روی تغییر شکل.. 97

   4-6-3 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله. 98

   4-6-4 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله. 99

   4-6-5 محدودیتهای مدل پوسته پیوسته. 99

       4-6-5-1 محدودیت تعاریف در پوسته پیوسته. 99

       4-6-5-2 محدودیت های تئوری کلاسیک محیط پیوسته. 99

   4-6-6 کاربرد مدل تیر پیوسته   100

فصل پنجم.

مدل های تدوین شده برای شبیه سازی رفتار نانو لوله های کربنی 102

5-1 مقدمه. 103

5-2 نیرو در دینامیک مولکولی.. 104

   5-2-1 نیروهای بین اتمی.. 104

       5-2-1-1 پتانسیلهای جفتی.. 105

       5-2-1-2 پتانسیلهای چندتایی.. 109

   5-2-2 میدانهای خارجی نیرو. 111

5-3 بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته. 111

5-4 ارائه مدل های تدوین شده برای شبیه سازی نانولوله های کربنی.. 113

   5-4-1 مدل انرژی- معادل. 114

       5-4-1-1 خصوصیات  محوری نانولوله های کربنی تک دیواره 115

       5-4-1-2 خصوصیات  محیطی نانولوله های کربنی تک دیواره 124

   5-4-2 مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS. 131

       5-4-2-1 تکنیک عددی بر اساس المان محدود. 131

       5-4-2-2 ارائه 3 مدل تدوین شده اجزاء محدود توسط نرم افزار ANSYS. 141

   5-4-3 مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB.. 155

       5-4-3-1 مقدمه. 155

       5-4-3-2 ماتریس الاستیسیته. 157

       5-4-3-3 آنالیز خطی و روش اجزاء محدود برپایه جابجائی.. 158

       5-4-3-4 تعیین و نگاشت المان. 158

       5-4-3-5 ماتریس کرنش-جابجائی.. 161

       5-4-3-6 ماتریس سختی برای یک المان ذوزنقه ای.. 162

       5-4-3-7 ماتریس سختی برای یک حلقه کربن.. 163

       5-4-3-8 ماتریس سختی برای یک ورق گرافیتی تک لایه. 167

       5-4-3-9 مدل پیوسته به منظور تعیین خواص مکانیکی ورق گرافیتی تک لایه. 168

فصل ششم.

نتایج   171

6-1 نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل. 172

   6-1-1 خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره 173

   6-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره 176

6-2 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS. 181

   6-2-1 نحوه مش بندی المان محدود نانولوله های کربنی تک دیواره در نرم افزار ANSYS و ایجاد ساختار قاب فضایی و مدل سیمی به کمک نرم افزار ]54MATLAB [. 182

   6-2-2 اثر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانولوله های کربنی تک دیواره 192

6-3 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله کد تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB.. 196

فصل هفتم.

نتیجه گیری و پیشنهادات 203

7-1 نتیجه گیری.. 204

7-2 پیشنهادات.. 206

فهرست مراجع 207

بررسی روش انرژی و کاربرد آن در خواص کششی پارچه

اختصاصی از حامی فایل بررسی روش انرژی و کاربرد آن در خواص کششی پارچه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فایل بصورت ورد (قابل ویرایش) و در 30 صفحه می باشد.

- مقدمه :

میکرومکانیکهای پارچه را بر اساس روش واحد کوچک مرسوم بررسی خواهیم کرد. بصورتیکه یک پارچه را به عنوان یک شبکه‌ای از واحدهای کوچک مشخص و تکرار شونده در نظر گرفته شده و به شکل موجهای تجعد در ساختار پارچه های تاری  و پودی و حلقه های سه بعدی در ساختار پارچه های حلقوی قرار گرفته اند.

 پارچه ها یک نوع مواد پیچیده‌ای هستند که حتی بطور تقریبی از حالتهای ایده آل ونرمال فرض شده در آنالیز ساختاری مهندسی و مکانیک نیز پیروی نمی کنند . همچنین مطالعات هندسه پارچه ، نقش اساسی در توسعه فرآیند کنترل کیفیت طراحی، و تقویت پایداری ابعادی و خصوصیات پارچه در طول مدت تولید و کاربرد را ایفا می کند .

در مورد پارچه های تاری پودی ، روشهای آنالیز نیرو بطور گسترده‌ای برای مطالعه و تفسیر خواص مکانیکی پارچه مثل کشش ، خمش و برش  مورد استفاده قرار گرفته است .اگر چه در مورد پارچه های حلقوی بدلیل طبعیت سه بعدی حلقه های متقاطع ، آنالیز روش نیرو بسیار پیچیده است . در هر دو روشهای آنالیز هندسی و نیرو برای پارچه های تاری /پودی و حلقوی ،؛ تعدادی از فرضیات اولیه در ارتباط با طبیعت تماسهای نخ و شکل سطح مقطع نخ در هر واحد کوچک از پارچه لازم می باشد .

این فرضیات معمولاً خطاهای زیادی در مورد هر نوع آنالیز مکانیکی پارچه یا خواص رئولوژی آن را به همراه دارد .

در این بحث ، نشان داده می شود که روشهای آنالیز مینیمم کردن انرژی بر بسیاری از مشکلات قبلی روشهای آنالیز گذشته، برتری خواهد داشت تکنیکهای مینیمم انرژی به طورکلی قوی هستند وقتی که برای مطالعه ساختارها و مشخصات تغییر فرم الاستیک پارچه ( بعد از استراحت ) بکار می روند . همچنین اجازه می دهد که مقایسه های مستقیم در حالتهایی که پارامترهای نرمال شده بی بعد بین ساختمانهای مختلف پارچه تاری و پودی و حلقوی ، را بوجود آورد . آنالیز انرژی بر اساس اصل اساسی که ساختارهای الاستیک همیشه ، شکلی از مینیمم انرژی ازدیاد طول بدون توجه به تغییر فرم ایجاد شده، در نظرگرفته می شود .نتیجه مینیمم انرژی کرنشی کل نخ در پارچه (شامل خمش ، پیچش ، فشار جانبی و ازدیاد طول -طولی نخ ) بعنوان یک مسئله کنترل بهینه عمل نمود . و شامل قیود ( محدودیتها ) مشخص ه در پارچه می‌باشد.

2- روشهای آنالیز انرژی

کاملاً مشخص است که شرایط نیرو  و تعادل گشتاوری در ساختارهای استاتیکی از نظر ریاضی با شرایط مینیمم انرژی معادل است (37-35) بدلیل اینکه انرژی یک کمیت عددی است بنابراین قسمتهای خاصی از انرژی کل می تواند بصورت عددی اضافه گردد اما نیروها و تنشها باید بصورت برداری جمع شوند .

تریلور و ریدینگ[38] نشان دادند ، آنالیز مکانیک نخ می تواند به سادگی و قوی بوسیله روش انرژی انجام گیرد . هرل و نیوتن [39] نیز نشان دادند که آنالیز انرژی به کار رفته در پارچه های بی بافت ، نتیجه کلی ساده تر از روش نیرو مرتبط با آن را به دست خواهد آورد . همچنین تایبی و بیکر[40] ، از اصول انرژی برای پیدا کردن تاب مورد نیاز نخ چند لا برای تولید کردن نخهای بدون تاب زندگی استفاده کردند . و بالاخره تئوری کاستیگیلیانو[41] بطور گسترده در مسائل مهندسی برای پیدا کردن حل، ساختارهای نامعین بکار رفته است .این تئوری توسط گروسبرگ[13] در پارچه های تاری و پودی استفاده شده است .

این روشهای انرژی بصورت ساده و کلی نمی تواند برای پارچه ها بکار روند بدلیل اینکه همیشه یکسری فرضیات اولیه در مورد هندسه مسئله وجود دارد . تریلور و ریدینگ ، هندسه مارپیچ ثابت را برای نخها فرض نمودند، در نتیجه روش آنها هیچ اطلاعاتی درباره نیروهای عرضی عمل شده در داخل نخ را بدست نمی آورد . هرل و نیوتن فرضیاتی درباره هندسه توده الیاف بی بافت در نظر گرفتند ، که باز هم اطلاعاتی در رابطه با نیروهای داخلی در سیستم بدست نیامد. در تئوری کاستیگیلیانو، فرضیة هندسه ثابت بکار رفت که فقط قانون تنش – کرنش خطی می تواند استنباط گردد[41].بنابراین گروسبرگ[13] فقط مدول ازدیاد طول اولیه برای پارچه تاری و پودی را بیان نموده است .

روش های انرژی بطور گسترده در مسائل مکانیک پیچیده استفاده شده بطوریکه بجای حالت هندسی ، روابط جبری بدست آمده از اصول انرژی جایگزین شده است . اگر مسئله بخوبی و بطور صحیح فرمول سازی شده باشد حداقل اطلاعات بیشتری با استفاده از روش انرژی نسبت به روشهای نیرو می تواند بدست آید . سادگی بیشتر روش انرژی بطور طبیعی آنرا به یک روش جذاب تبدیل نموده و همچنین تعداد فرضیات و تقریبهای غیر ضروری را نیز اغلب حذف نموده است . بطور مثال با استفاده از تئوری کنترل بهینه ، فرضیات قبلی ساخته شده در مورد طبیعت منطقه تقاطع نخ در پارچه حلقوی ساده ، لازم نمی باشد .

 دلایل مناسب دیگری ،برای استفاده از روشهای انرژی در مسائل مکانیکی پارچه نیز وجود دارد . اغلب این روش بر اساس روشهای مستقیم در محاسبة متغیرها و تکنیک عددی مشخص را پیشنهاد می‌دهد