امروزه مطالعه رفتار مکانیکی- هیدرولیکی خاک ها در دمای بالا مورد توجه محققین رشته ژئومکانیک قرار گرفته است. به خصوص بررسی رفتار موانع رسی و بستر طبیعی موجود در مراکز دفن عمیق ضایعات هسته ای که خاک در معرض دمای تا حدود 120 درجه سانتی گراد قرار می گیرد نیاز به ارتقاء دستگاه های معمول آزمایش های مکانیک خاک را روزافزون نموده است. این مقاله روند طراحی، ساخت و کالیبراسیون سلول و اجزا دستگاه سه محوری که با نوآوری در حداکثر دمای قابل حصول، برای اولین بار در ایران انجام پذیرفته است مرور می کند. نتایج یک مطالعه بر رفتار مخلوط بنتونیت- ماسه به عنوان مانع مهندسی مرکز دفن، که با این دستگاه انجام شده ارائه گردیده است.

سابقه و هدف: نگهداشت و هدایت هیدرولیکی از مهم ترین ویژگی های هیدرولیکی محیط متخلخل در ارتباط با آلاینده ها است. منحنی نگهداشت و هدایت هیدرولیکی وابسته به ویژگی های خاک و سیال هستند. آلاینده های کلردار به دلیل نوع ترکیباتی که دارند در هنگام ورود به آب های زیرزمینی سبب آلودگی می شوند، بنابرین جلوگیری از ورود این آلاینده ها به آب و خاک ضروری است. به منظور بررسی رفتار هیدرولیکی تری کلرواتیلن در خاک، منحنی های نگهداشت خاک برای تری کلرواتیلن و آب تعیین شد. تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع در سیستم دو فازی NAPL-هوا و برآورد هدایت هیدرولیکی غیراشباع توسط مدل های معلم-ون گنوختن، معلم-بروکس وکوری، و معلم – کوسوگی، در سیستم های دو فازی NAPL-هوا هدف دیگر این پژوهش بود. مواد و روش ها: در پژوهش حاضر از سیالات تری کلرواتیلن و آب استفاده شد. برای رسم منحنی های نگهداشت آب و تری کلرواتیلن در خاک SiL (سیلتی لوم) از دستگاه ستون آویزان و برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع از روش بار ثابت استفاده شد. پارامترهای منحنی-های نگهداشت خاک، برای سیالات تری کلرواتیلن و آب بر اساس مدل های ون گنوختن، بروکس-کوری و کوسوگی در نرم افزار RETC تعیین شد. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع به عنوان تابعی از پتانسیل ماتریک، بر اساس مدل های معلم-ون گنوختن، معلم-بروکس-کوری و معلم-کوسوگی به دست آمد. همچنین برای مقایسه ی کمّی مدل های هیدرولیکی به کار رفته، از آماره های خطای حداکثر، ریشه ی میانگین مربعات خطا، ضریب تعیین، کارایی مدل و ضریب جرم باقیمانده استفاده شد. یافته ها: نتایج نشان داد که در یک مقدار معین از فاز مایع، سیال تری کلرواتیلن نسبت به آب، نگهداشت کمتر و هدایت هیدرولیکی بیشتری را در خاک داشت که با توجه به کشش سطحی و گرانروی کمتر تری کلرواتیلن نسبت به آب، این رفتار قابل انتظاراست. مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع برای تری کلرواتیلن و آب به ترتیب 75/136 و 5/94 سانتی متر بر روز به دست آمد. با مقایسه بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده نگهداشت سیالات در خاک، مدل ون گنوختن بیشترین کارایی (93/0) و کمترین خطای باقی مانده (018/0) را برای آب نسبت به تری کلرواتیلن نشان داد. در دو مدل دیگر نیز کارایی مدل برای سیال آب بیشتر است. در مورد سیال تری کلرواتیلن، مدل ون گنوختن و بروکس-کوری کارایی نسبتا مناسبی را از خود نشان دادند. به طور کلی، دقت هر سه مدل برای تری کلرواتیلن کمتر از آب بود. نتیجه گیری: نتایج اعتبار سنجی مدل های هیدرولیکی نشان داد که مدل ون گنوختن پیش بینی بهتری نسبت به مدل های کوسوگی و بروکس-کوری در نگهداشت خاک در سیستم های دو فازی آب-هوا و پرکلرواتیلن-هوا ارائه می نماید. در نهایت، با توجه به هدایت هیدرولیکی بیشتر و نگهداشت کمتری که سیال تری کلرواتیلن نسبت به آب دارد، در صورت ورود به خاک حرکت سریع تری به سمت آب های زیر زمینی خواهد داشت و در صورت ورود به آبخوان سبب آلودگی و تغییر کیفیت آب خواهد شد.

در این پژوهش، اثر وجود خاکرس اصلاح شده بر کارایی مکانیکی رزین اپوکسی ارزیابی شده است. مطالعات به روش پراش پرتو X و میکروسکوپی الکترون عبوری نشان می دهد که توزیع خاکرس اصلاح شده در زمینه پلیمری از نوع بین لایه ای است. بررسی نتایج آزمون های مکانیکی نشان می دهد که وجود خاک رس اصلاح شده در زمینه اپوکسی موجب افزایش استحکام تسلیم فشاری، مدول کششی و چقرمگی شکست نانوکامپوزیت نسبت به اپوکسی خالص می شود. با بررسی های میکروسکوپی نیز مشخص شد که سازوکار افزایش چقرمگی این نوع نانوکامپوزیت ها ناشی از انحراف ترک، تشکیل سطوح جدید و شکست توده های خاک رس است.

با رشد و توسعه فزاینده علم و فناور ی نانو، کاربرد نانو سنسورها، سیستم های نانو الکترومکانیکی، سیستم های نانوالکترونیکی و وسایل نانو فتونیکی رو به افزایش است. نانوسیم ها به عنوان یکی از اجزاء کلیدی این سیستم ها نقش قابل توجهی در عملکرد درست آنها دارند. بنابراین شناخت رفتار مکانیکی-حرارتی نانوسیم ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به مشکلات اجتناب ناپذیر در انجام آزمایش های تجربی بر روی نانو سیم ها، از جمله نیاز به تجهیزات بسیار دقیق و پیشرفته و همچنین هزینه و زمان زیاد مورد نیاز برای انجام این آزمایش ها، تعدادی از پژوهشگران به مدل سازی و شبیه سازی رفتار نانو سیم ها پرداخته اند. شبیه سازی دینامیک مولکولی یکی از بهترین روش های شناخت خواص نانو سیم ها می باشد که در اغلب شبیه سازی های نانو مقیاس از این روش استفاده می شود. با استفاده از روش های شبیه سازی و مدل سازی می توان خواص نانو سیم ها را با صرف هزینه اندک و زمان بسیار کوتاهی، در مقایسه با روش های تجربی، به انجام رساند. در این مقاله، با هدف شناخت رفتار مکانیکی-حرارتی نانوسیم طلا، تاثیر دما ( 300، 450، 600 و 700 درجه کلوین) و نرخ کرنش (1/s 108 2، 1/s 109 2 و 1/s 1010 2) بر خواص مکانیکی نانوسیم از جمله منحنی تنش-کرنش، تنش تسلیم، تنش در لحظه شکست و میزان ازدیاد طول نانوسیم با قطر و طول به ترتیب 3 و 6 نانومتر به روش دینامیک مولکولی با استفاده از روش اتم جایگزین شده (پتانسیل EAM ) بررسی شده است.

کامپوزیت های واکنشی گروه جدیدی از مواد کامپوزیتی هستند که از دو یا چند ماده فلزی تشکیل شده اند؛ به طوری که در شرایط محیط قادر به اشتعال یا انفجار نیستند ولی در اثر شوک، بارهای ضربه ای شدید و افزایش دما، قابلیت آزادسازی انرژی زیادی را دارند. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر تغییر درصد ذرات بر ریزساختار، خواص حرارتی و مکانیکی کامپوزیت Al-Ni است. به این منظور، ترکیب Al-Ni با نسبت های مولی 2 به 1، 1 به 1 و 1 به 3 آسیاب و مخلوط شدند. سپس نمونه ها پرس سرد شده و در دمای ˚C 400 به مدت یک ساعت تحت اتمسفر گاز خنثی زینتر شدند. ریزساختار به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) آنالیز شد. برای بررسی خواص حرارتی و مکانیکی به ترتیب از آزمون های DTA و احتراق و فشار و هاپکینسون استفاده شد. در آزمون احتراق بیشترین حرارت آزاد شده مربوط به نمونه با نسبت 1 به 1 بود که علت آن تشکیل فراروده AlNi است. در آزمون فشار و هاپکینسون بیشترین استحکام فشاری مربوط به نمونه با نسبت 1 به 1 و بترتیب MPa 7/208 و 7/309 بود. همچنین نتایج نشان داد با افزایش نرخ کرنش از s-1 01/0 (در آزمون فشار) به s-1 1000 (در آزمون هاپکینسون) استحکام فشاری افزایش می یابد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به­ جای بهره گیری از سوخت های فسیلی یک راهکار اساسی در کاهش آلودگی های محیط زیستی ناشی از گازهای گلخانه ای است. شمع های انرژی علاوه بر نقش سازه ای، زمینه مناسبی را جهت بهره برداری از منابع زمین گرمایی فراهم می آورد. در این مقاله چالش های ژئوتکنیکی شمع انرژی و همچنین رفتار مکانیکی- حرارتی این سیستم با استفاده از نرم افزار آباکوس (Abaqus) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به بررسی تغییرات ناشی از اعمال بارگذاری دمایی شمع بر روی تنش محوری، تنش اصطکاکی جداره، جابه ­جایی محوری، کرنش محوری و بار حدی شمع انرژی پرداخته شده و یک دسته تحلیل حساسیت به­ جهت درک رفتار شمع های انرژی در خاک ماسه ای با مشخصات حرارتی و فیزیکی متفاوت انجام یافته است. نتایج نشان می دهد که در اثر اعمال بارگذاری دمایی، میزان ظرفیت باربری شمع در حدود 11 درصد کاهش می یابد. از طرفی مشخصات حرارتی خاک تأثیر بسزایی در عملکرد ژئوتکنیکی شمع دارد.

کامپوزیت های واکنشی گروه جدیدی از مواد کامپوزیتی که متشکل از دو یا چند ماده هستند؛ به طوری که در شرایط محیطی قادر به اشتعال یا انفجار نیستند ولی در اثر شوک و بارهای ضربه ای شدید و افزایش دما، قابلیت آزادسازی انرژی زیادی را دارند. هدف در این تحقیق، بررسی اثر مدت زمان آسیاکاری بر ریزساختار و خواص حرارتی و خواص مکانیکی کامپوزیت Al-Ni است. به این منظور، ترکیب Al-Ni با نسبت مولی 2: 1 در 0. 5، 1، 2، 4 و 6 ساعت آسیاکاری و مخلوط شدند. سپس نمونه ها پرس سرد شده و در دمای C 400 به مدت یک ساعت تحت اتمسفر گاز خنثی تف جوشی شدند. ریزساختار به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و XRDآنالیز شد. برای بررسی خواص حرارتی از DSC و DTA و برای خواص مکانیکی از آزمون فشار و هاپکینسون استفاده شده است. نتایج آزمون DSC نشان داد که با افزایش زمان آسیاکاری دمای شروع واکنش از C 650. 34 در نمونه 0. 5 ساعت آسیاکاری شده به C 645. 84 در نمونه 6 ساعت آسیاکاری شده و گرمای واکنش (آنتالپی) از J/g 26. 87 به J/g 14. 84 کاهش پیدا کرد. نتایج آزمون فشار و هاپکینسون برای نمونه با 6 ساعت آسیاکاری به ترتیب افزایش 21 و 42 درصدی استحکام فشاری را در مقایسه با نمونه با 0. 5 ساعت آسیاکاری نشان داد. همچنین نتایج نشان داد با افزایش نرخ کرنش از s-1 0. 01 (در آزمون فشار) به s-1 1000 (در آزمون هاپکینسون) تنش فشاری افزایش می یابد.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد. لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.