پایان نامه طراحی و ساخت مزارع آبی

چکیده :

در مطالب جمع آوری شده اطلاعات پایه‌ای لازم برای طراحی یک استخر پرورشی جمع آوری شده است. طراحی استخر و ساخت آن بسیار مهم است. برای طراحی یک مزرعة آبی می‌بایست به فاکتورهایی توجه داشت از جمله : کیفیت خاک – منبع آب – شوری و جریانان جزر و مدی در مزارع و پرورشگاههای ساحلی، محل‌های تخم ریزی ماهی، شرایط آب و هوایی و ... که ما در این مقاله تمامی عوامل مهم و تعیین کننده در طراحی و ساخت مزارع آبی را بررسی می‌کنیم.

طرح و ساخت مزارع آبی

نیلوفر ترابی عصر

طرح و ساخت مزارع آبی :

برخی اطلاعات پایة لازم برای طراحی یک استخر پرورش در زمان مشخص شدن امکان اجرای پروژه، جمع آوری خواهند شد. هر چند، بررسیهای بیشتری معمولاً برای طراحی مناسب ترین طرح بندی روشهای ساخت و عملیات، لازم خواهد شد. طراحی استخر و ساخت آن، به اندازة انتخاب محل مطمئن برای موفقیت پروژه، هم از نظر تکنیکی و هم از نظر اقتصادی، مهم است. همانطور که قبلاً نشان داده شده، مکانهای ایده آل همیشه ممکن است در دسترس نباشند. نقص‌های محل، در اکثر موارد باید بوسیله طرح‌های مناسب ساخت و عملیات، رفع شوند. هر چند،ممکن است صندلی طرح‌ها برای رفع نیازهای کشت آبی، تقریباً در هر شرایط نامناسبی، امکان پذیر باشد، اما اقتصادی بودن و امکان پذیر بودن استفاده از آنها برای کشت آبی تجاری، جای شک و تردید دارد. در حقیقت، طرح‌هایی که به طور نرمال در کارهای مهندسی آب یا آبیاری به کار رفته‌اند، نمی‌توانند برای ساختارهای کشت آبی بدون اصلاح و تغییر قابل توجه (به خاطر هزینه‌های مربوطه) استفاده شوند. بخصوص در مورد مزارع آبگیری استخرها صدق می‌کند که قسمت قابل توجهی از کشت آبی کنونی را به خود اختصاص داده‌اند.

چون طرح مزرعه آبگیر، از نظر مکان بسیار اختصاصی عمل می‌کند، نمی‌توان به طرحی اندیشید که بتواند استفاده عمومی داشته باشد.

هر چند برخی از ویژگیهای طرح اصلی را می‌توان بر اساس فیزیوگرافی محل، منبع و طبیعت منبع آب، نوع محصور سازی که به کار می‌رود، اورگانیسم‌هایی که کشت می‌شوند و تکنیک‌های مدیریت، از جمله تغذیه یا تولید مواد غذایی و روشهای برداشت، تعریف کرد. بررسیهای دقیقی که قبلاً به آنها اشاره شد باید به سوی کسب اطلاعات پایة لازم برای تعیین ویژگیهای طرح مناسب هدایت شوند.

6-1 استخرهای پرورش دور و نزدیک از ساحل :

6-1-1 اطلاعاتی برای طرح استخرها

چون اکثر تاسیسات کشت آبی در حال حاضر، مزارع آبگیر خاکی (استخرها) هستند، ما ابتدا می‌توانیم روندهای طراحی آنها را در نظر بگیریم. علی رغم تشابه اصول پایة درگیر، بررسی مزارع آبگیر آب شیرین غیر ساحلی و مزارع آبگیر آب شورمزه یا آب شور ساحلی، به طور جداگانه، و اصولاً به خاطر تفاوت درجزئیات عملیاتی، مناسب تر خواهد بود.

همانطور که قبلاً نشان داده شد، بررسی و رسیدگی قبل از طراحی مزرعه به وسعت اطلاعات جمع آوری شده در طول مطالعات اولیة امکان اجرای طرح، اطلاعات خوبی مربوط به دمای میانگین ماهانه، بارش باران، تبخیر، رطوبت، نورخورشید و سرعت باد و جهت باد، باید از قبل، در دسترس باشند. یک نقشه برجسته (مقیاس 1:50000 تا 1:25000) از منطقه، مفیدترین داده در تعیین منطقه حوزة محل و موقعیت نسبی‌اش است.

یک نقشه زمین شناسی، در صورت امکان، در مطالعه خاک زیر محل، مفید خواهد بود.

بررسیهای دقیق ممکن است با توجه به منابع آب، ویژگیهای خاک و توپوگرافی محل، ضروری باشند. نقشه‌های توپوگرافی در صورت امکان، احتمالاً باید در مقیاس کوچک باشند که تمام ویژگیهای مربوطه را منعکس نمی‌کنند. سپس یک نقشه جدید یا به روز، بایستی برای نشان دادن طبیعت پستی و بلندی زمین و خصوصیات ویژه‌اش، از جمله متفاوت در ارتفاع، تعیین محل و اندازه گیری مرزها یا محدوده‌ها، تسهیلات فیزیکی (مثل ساختمان‌ها، جاده‌ها، کانال‌ها، پل‌ها) و ... فراهم شود. این اطلاعات به تعیین مسیر حرکت آب، محل ساختارهای کنترل آب و مقدار کار خاکریزی لازم، کمک خواهند کرد. چندین متد برای بررسی زمین وجود دارند، از جمله

a) شبکه بندی    b) جدول بندی سطح تراز     c) روش سطح مقطع با بررسی و نقشه برداری اریب  d) روش خطوط پرتو افکن با بررسی اریب
e) مسافت یابی

در این میان، مسافت یابی در بررسیهای روی زمین نسبتاً سریع است و فراگیرتر و می‌تواند برای بررسی تمام انواع مناطق استفاده شود.

روشهایی مثل شبکه بندی و جدول بندی سطح تراز بیشتر مناسب زمین نسبتاً سطح هستند و سایر روشهایی که در بالا به آنها اشاره شد، اختصاصاً برای زمینهای تپه‌ای، مناسب هستند. برای بررسی و نقشه برداری مزرعه، یک معیار موقت با یک سطح مبنای مناسب، باید تعیین شود. محل این معیار موقت بایستی روی نقشه برجسته مشخص شود و تمام ارتفاعات خاکریزها، کانال‌ها، آبگیرها، ساختمان‌ها، تشکیلات و ... از روی آن تنظیم شوند. نقشه برجسته که باید هر ساختار مشاهده شده یا اندازه گیری شده روی زمین را نشان دهد، بایستی ترجیحاً در مقیاس 1:1000 تا 1:5000 باشد، همراه با خطوط برجستة cm25-10، بطوریکه زهکشی کامل آبگیر را بتوان طراحی کرد و حجم کار خاکریزی با دقت لازم قابل برآورد باشد. اگر ساختار پیشنهاد شده، دارای محدوده‌ای به اندازة مزرعة موجود باشد، مقاطع عرضی و طولی آبگیرهای مجاور، زهکش‌ها و کانال‌ها، باید بدست آیند.

این مقاله به صورت  ورد (docx ) می باشد و تعداد صفحات آن 100  صفحه  آماده پرینت می باشد

چیزی که این مقالات را متمایز کرده است آماده پرینت بودن مقالات می باشد تا خریدار از خرید خود راضی باشد

مقالات را با ورژن  office2010  به بالا بازکنید .

پروژه / سمینار آماده: طراحی و ساخت یک میکروگریپر با استفاده از سیم های آلیاژهای حافظه دار به همراه فایل های نرم افزاری

پروژه / سمینار آماده: طراحی و ساخت یک میکروگریپر با استفاده از سیم های آلیاژهای حافظه دار

به همراه فایل های آباکوس و نقشه های آن

(97 صفحه فایل ورد - word)

برای گرفتن قطعات و جابجایی آنها که توسط انسان قابل انجام نمی باشد از مکانیزم گیره ایی شکل (گریپر) استفاده می گرددکه براساس کاربرد و عملکرد شان در ابعاد معمولی و میکرو ساخته می شوند.

اخیراً وسایلی برای جابجایی میکرواجزاء صنایع الکترونیک ، تکنولوژی اطلاعات ، اپتیک ، پزشکی و بیوتکنولوژی ساخته و توسعه داده شده اند.همچنین برای کار در مکان های کوچک، باریک و محدود ، ساخت میکروگریپری که نقش اساسی در جابجایی های کوچک ایفا کند ضروری است. مطالعات بسیاری برای طراحی و ساخت میکروگریپر هایی که قادر به انجام جابجایی کوچک باشند، صورت گرفته است .

درطراحی میکرو گریپرها به دو مشخصه باید توجه کرد: 1 مکانیزم حرکتی و ساختاری ) درجات آزادی ، میزان کرنش ، جابه جایی بازوها ، جنس گریپر و ...( 2 شیوه تحریک ) پیزو الکتریک ها ، آلیاژهای حافظه دار ، موتور الکتریکی ، موتور هیدرولیکی و ... (گریپر ها به طور کلی در درجات آزادی محتلف طراحی و ساخته می شوند اما اغلب میکرو گریپرها با یک درجه آزادی به دلیل نوع کاربرد و فضای کاری ساخته شده اند و نیاز به درجات آزادی بیشتر احساس نگردیده است.

همان طور که در بالا بیان گردید در میکرو گریپر ها از محرک های مختلفی استفاده می شود که از جمله ی آنها می توان به پیزو الکتریک ها و آلیاژهای حافظه دار اشاره کرد که به طور گسترده ایی به کار می روند. آلیاژهای حافظه دار به دلیل اینکه نسبت نیرو به حجم بالا دارند و همچنین به راحتی تحریک می شوند به طور گسترده در ساخت محرک ها استفاده می شوند.

آلیاژهای حافظه دار یک کلاس منحصربهفرد از مواد حافظه دار هستند که قابلیت بازیافت شکلشان را وقتی دما افزایش مییابد را دارند. حتی تحت بارهای اعمال شده بالا با یک افزایش دما میتوانند شکل اولیهی خود را پیدا کنند. آلیاژهای حافظه دار میتوانند به وسیله تغییر شکل هیسترزیس قابل برگشت تحت بارگذاری سیکلی مکانیکی انرژی مکانیکی را جذب یا پخش کنند. این مشخصهی منحصربه فرد SMA آنها را برای کاربردهای حس کردن، تحریک، جذب ضربه و دمپینگ ارتعاشات جذاب کرده است.

SMA ها هم فازهایی دارند که هر کدام ساختار کریستالی متفاوت با خواص متفاوت دارند. یکی از آنها فاز دما بالاست که آستنیت نامیده میشود ودیگری فاز دما پایین است که مارتنزیت نام دارد. آستنیت معمولا مکعبی و مارتنزیت معمولا تتراگونال، اورتورمبیک یا مونوکلینیک است. انتقال از یک ساختار به ساختار دیگر به وسیله نفوذ اتمی رخ نمیدهد، بلکه بهوسیلهی برش شبکهای اتفاق میافتد. این انتقال به استحاله \ دگرگونی \ تحول مارتنزیتی شناحته می شود.

هر کریستال مارتنزیتی یک جهتگیری متفاوت دارد که به آن وریانت (variant) میگویند. ترکیب شدن وریانتهای مارتنزیتی در دو فرم وجود دارد: مارتنزیت دوقلویی شده ومارتنزیت دوقلویی نشده. دگرگونی فازی برگشتپذیر از آستنیت (از مادر) به مارتنزیت (فاز محصول) و برعکس اساس رفتار منحصربهفرد SMA است.

به هنگام سرد کردن در غیاب بارگذاری، ساختار کریستالی ار آستنیت به مارتنزیت تغییر میکند که به آن انتقال رو به جلو (forward transformation) میگویند. در این حالت در NiTi 24 تا واریانت تشکیل میشود وتغییر شکل ،ماکروسکوپیک در این حالت نادیده گرفته می شود. در اینجا دوقلویی رخ میدهد. وقتی ماده در فاز مارتنزیت گرما داده میشود،ساختار کریستالی به آستنیت برمیگردد که به آن تحول وارونه میگویند (reverse transformation).

چهار مشخصه با انتقال فازی وجود دارد. در طول تحول رو بهجلو آستنیت شروع به انتقال به مارتنزیت دوقلویی از دمای شروع مارتنزیتی میکند ودر دمای پایان مارتنزیتی کامل میشود. بهطور مشابه در طول گرم کردن استحاله وارونه اتفاق می افتد که این دگرگونی از دمای شروع آستنیتی شروع میشود ودر دمای پایان آستنیتی کامل میشود .

اگر یک بار مکانیکی به ماده در فاز مارتنزیتی دوقلویی اعمال شود، با جهت گیری دوبارهی تعدادی از وریانتها مارتنزیت غیر دوقلویی تولید شود. در این حالت تغییر شکل ماکروسکوپیک دارد که این تغییر شکل بعد از برداشتن بار هم باقی میماند. با گرم کردن بعدی SMA به دمایی بالاتر از fA منجر به تحول معکوس میشود .با سرد کردن تا زیر دمای مارتنزیت دوقلویی ایجاد شده و شکل اولیه کاملا بازیافت می شود. پدیدهی شرح داده شده بهعنوان اثر حافظه داری (SME) شناخته میشود .

دماهای تحول بهطور موثری بستگی به بزرگی بار اعمال شده دارند. با مقادیر بالاتر بارها دماهای استحاله بالاتر میروند. دو اثر مهم در آلیاژهای حافظه دار اهمیت فراوانی دارند که به ترتیب عبارتند از:

اثر حافظه داری : یک آلیاژ حافظهدار اثر حافظهداری نشان میدهد وقتی که در فاز مارتنزیتی دوقلویی روی آن تغییر شکل صورت میگیرد وسپس بار برداری انجام میشود، وقتی که مجددا تا بالای Ar حرارت داده میشود SMA شکل اولیه خود را با برگشتن به فاز آستنیتی مادر پیدا میکند.خاصیت شبه الاستیکی (psudoelasticity): رفتار شبه الاستیک SMA بهعلت تنشی است که منجر به ایجاد کرنش در طول بارگذاری و سپس بازیافت کرنش بهعلت باربرداری در دمای بالاتر از Ar است. مسیر رفتار شبه الاستیک در دمای بالاتر از Ar شروع میشود در حالیکه آستنیت پایدار است، سپس تحت یک بارگذاری به وضعیتی منتقل میشود که در آنجا مارتنزیت غیر دوقلویی وجود دارد.

در میان آلیاژهای حافظه دار، آلیاژهای Ni-Ti دارای مزایای بیشتری است که استفاده از آن را توجیه می کند. از جمله این مزایا می توان به نسبت استجکام به وزن بالاتر و مقاوم به زنگ زدگی اشاره کرد.

بعلاوه ، سیم Ni-Ti ارزان قیمت تر بوده و بالاترین میزان کرنش در حین دگرگونی را در بین آلیاژهای حافظه دار دارد. بعد از ساختن میکرو گریپر دو نکته مهم حائز اهمیت است :

1- کنترل نیروی اعمالی بین فکهاست که از دو شیوه on/off و کنترلر فیدبک استفاده می گردد.

- روش on/off به دلیل ایجاد موقعیت باز بسته و همچنین گیرش اشیاء با شکل ساده و استحکام کافی مناسب است.

- روش کنترلر فیدبک برای گیرش اشکال هندسی پیچیده و مواد حساس و همچنین کنترل فعال حرکت گیره ای و نیروی گیره ای مورد استفاده قرار می گیرد.

2- موقعیت دهی صحیح و دقیق میکرو گریپر

در این پروژه یک میکروگریپر ساده با ابعاد میکرو و با قابلیت ساخت آسان با استفاده از سیم Ni-Ti طراحی می گردد.باید توجه داشت که مقدار نیروی ایجاد شده توسط نوک میکروگریپر بستگی به مقدار کرنش سیم حافظه دار دارد وبدلیل اینکه نیروی اعمالی باید براساس نیاز کنترل گردد می توان نیروی اعمالی توسط فک های میکرو گریپر را با استفاده از یک کنترولرفیدبک نیرو، به منظور جلوگیری از صدمه رسیدن به اجزاء ، کنترل کرد بنابراین یک کنترولر که می تواند نیروی گیره ای میکرو گیریپر را کنترل کند باید به کار رود.

قبل از ساخت ، به منظور بهینه سازی ابعاد اجزای میکروگریپر ، مخصوصاً لولا ها و بازوها با توجه به نیروی اعمالی ، با استفاده از نرم افزار آباکوس شبیه سازی انجام می شود.در نهایت با اعمال شرایط مرزی مناسب در اجزا ) متناسب با بار اعمال شده و پاسخ آلیاژ ( تنش در بازو ها محاسبه و متعاقبا ابعاد آنها تعیین خواهد شد.

1-1-         اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

به طور کلی باید بدانیم که نیاز به میکرو گریپرها زمانی احساس می شود که ما مجبور به کار در شرایط سخت و تنگ هستیم. انواع محرک هایی که برای بازوبسته کردن فک های گریپر استفاده می شود شامل موتورهای الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی به دلیل اینکه نسبت وزن به توان بالا دارند، پیچیدگی زیاد و لوازم جانبی زیاد ودر نتیجه اشغال فضای کاری زیاد، برای کار در محیط های تنگ مناسب نیستند. پیزوالکتریک ها هم ضمن برخی مشکلات بالا گرانتر و همچنین کار کردن با آنها سخت تر است. در نتیجه آلیاژهای حافظه دارضمن برطرف کردن معضلات بالا باع می شود که ساختار میکرو گریپر ساده اما موثر باشد. در این میکرو گریپرها ما تنها نیاز به یک منبع جریان داریم که از طریق سیم های رابط به آلیاژ حافظه دار وصل می شوند بنابراین ما میکرو گریپری داریم که کوچک، ساده است و نیروی زیادی تولید می کند. تنها مشکل موجود هیسترزیس کرنش آلیاژ حافظه دار است که می شود با محدود کردن حداکثر کرنش قابل استفاده ، تعداد سیکل های مورد استفاده را به حد قابل ملاحظه ای افزایش داد. به طور کلی با کنترل رفتار غیر خطی آلیاژ حافظه دار می توان به بازده ی بالایی با این آلیاژها رسید.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فصل 1- مقدمه  7

1-1-    بیان مسئله. 7

1-2-    اهمیت و ضرورت انجام تحقیق.. 11

1-3-    ساختار پایان نامه. 12

فصل 2- آلیاژهای حافظه دار و میکروگریپرها 13

2-1-    گریپر ها 13

2-2-    تحلیل نیروی گریپر. 13

2-3-    بازده لغزشی گریپر. 15

2-4-    نیروی مورد نیاز گریپر رباتیک.. 15

2-5-    گشتاور مورد نیاز یک گریپر رباتیک.. 19

2-6-    گشتاور اعمالی از قطعه کار به گریپر در حالت دینامیکی.. 22

2-7-    میکروگریپر. 25

2-8-    مواد هوشمند. 26

2-9-    آلیاژهای حافظه دار. 26

2-10-   تاریخچه آلیاژهای حافظه دار. 27

2-11-  مکانیزم عمومی آلیاژهای حافظه دار. 29

2-12-  آلیاژ حافظه دار نیکل – تیتانیم. 31

2-13-  اساس پدیده حافظه داری.. 35

2-13-1-   اثر حافظه داری یک طرفه. 37

2-13-2-   خاصیت حافظهداری دوطرفه. 38

2-13-3-   خاصیت فوق کشسان. 41

2-14-  انواع آلیاژهای حافظهدار. 43

2-15-  مدلسازی رفتار آلیاژ حافظهدار. 48

2-16-  استحاله آستنیت به مارتنزیت: 55

2-17-  پیزو فیلم ها 58

2-18-   پلیمرهای هوشمند. 66

2-19-  پیزوالکتریک ها 69

2-20-  مقدمه و تاریخچه. 69

2-21-  اثر پیزوالکتریک... 71

2-22-  اثر پیزوالکتریک مستقیم و معکوس.... 71

2-23-  ارتباط اثر پیزوالکتریک با ساختار مولکولی مواد: 72

2-24-  وابستگی مواد پیزو الکتریک به دما: 73

2-25-  کاربرد های پیزو الکتریک : 73

فصل 3-   مروری بر پژوهشهای پیشین. 75

فایل word ساخت آلات چوب چوب در 100صفحه

مقدمه:

مجله سنتی درودگری در آوریل 1988، هدف ارائه فرصت ساخت اثاثیه چوبی با کیفیت توسط درودگران مبتدی آغاز به کار کرد. پس از گذشت سالها، ما هنوز برای خوانندگان‌مان آخرین تکنیکهای درودگری، ابزار آلات جدید آزمایشگاهی و نگهداری آنها با درک این مطلب که آخرین پیشرفتها و ترقیها در دنیای درودگری می باشند را عرضه می کنیم. افزون بر این، هر ماه چهار نمونه زیبای پروژه طراحی برای ساخت وجود دارد. مهمترین این طراحیها برای این سری از کتب انتخاب شده اند.

تولید کنندگان و سازندگان مبلمان که این پروژه ها را طراحی و خلق کرده اند، مدتهای مدیدی است که با مجله درودگری سنتی همکاری دارند. هم درودگری حرفه ای و هم مبتدی به خاطر طراحیهای بی پایان و کلاسیکشان، کار صنعتی با کیفیت  عالی، تکنیکهای ابتکاری و حداکثر توانایی شرح چگونگی ساخت قطعات انتخاب شده اند. این پروژه های موجود، با طرحهای مناسب و کاربردی مهارتهای درودگری از مرحله مقدماتی تا پیشرفته و با جزئیات ساخت به طور واضح، عکسها و نمودارهای انفجاری رنگی بطور گام به گام، طراحی می شوند، آنها بخوبی قابل درک برای درودگران علاقه مند هستند. هنگام مبله کردن خانه، باغچه ندرتا در لیست اولویتهای اول قرار می گیرد......

دانلود پاورپوینت نوآوری در ساخت بتن

مقدمه

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضحامت) زیر 100nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی، در یک تقسیم‌بندی عمومی، محصولات نانومواد را می توان به صورت‌های زیر بیان کرد:
فیلم‌های نانو لایه (Nano Layer Thin Films) ) برای کاربردهای عمدتا الکترونیکی، نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی و نانو ذرات به عنوان پیش سازنده(precursor ) یا اصلاح ساز(Modifier ) پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی. منظور از یک ساختار (Nanostructured Solid ) یا واضح تر یک بدنه نانوساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی، اندازه کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرم‌های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات، الیاف، گلوله و...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی‌ای اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می‌باشد.
هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی باعملکرد بالا می باشد، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره به شمار آورد. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به مواد معمولی می‌باشد به گونه‌ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند. 



 فایل پاورپوینت 22 اسلاید

پروژه / سمینار آماده: طراحی و ساخت یک میکروگریپر با استفاده از سیم های آلیاژهای حافظه دار به همراه فایل های نرم افزاری

پروژه / سمینار آماده: طراحی و ساخت یک میکروگریپر با استفاده از سیم های آلیاژهای حافظه دار

به همراه فایل های آباکوس و نقشه های آن

(97 صفحه فایل ورد - word)

برای گرفتن قطعات و جابجایی آنها که توسط انسان قابل انجام نمی باشد از مکانیزم گیره ایی شکل (گریپر) استفاده می گرددکه براساس کاربرد و عملکرد شان در ابعاد معمولی و میکرو ساخته می شوند.

اخیراً وسایلی برای جابجایی میکرواجزاء صنایع الکترونیک ، تکنولوژی اطلاعات ، اپتیک ، پزشکی و بیوتکنولوژی ساخته و توسعه داده شده اند.همچنین برای کار در مکان های کوچک، باریک و محدود ، ساخت میکروگریپری که نقش اساسی در جابجایی های کوچک ایفا کند ضروری است. مطالعات بسیاری برای طراحی و ساخت میکروگریپر هایی که قادر به انجام جابجایی کوچک باشند، صورت گرفته است .

درطراحی میکرو گریپرها به دو مشخصه باید توجه کرد: 1 مکانیزم حرکتی و ساختاری ) درجات آزادی ، میزان کرنش ، جابه جایی بازوها ، جنس گریپر و ...( 2 شیوه تحریک ) پیزو الکتریک ها ، آلیاژهای حافظه دار ، موتور الکتریکی ، موتور هیدرولیکی و ... (گریپر ها به طور کلی در درجات آزادی محتلف طراحی و ساخته می شوند اما اغلب میکرو گریپرها با یک درجه آزادی به دلیل نوع کاربرد و فضای کاری ساخته شده اند و نیاز به درجات آزادی بیشتر احساس نگردیده است.

همان طور که در بالا بیان گردید در میکرو گریپر ها از محرک های مختلفی استفاده می شود که از جمله ی آنها می توان به پیزو الکتریک ها و آلیاژهای حافظه دار اشاره کرد که به طور گسترده ایی به کار می روند. آلیاژهای حافظه دار به دلیل اینکه نسبت نیرو به حجم بالا دارند و همچنین به راحتی تحریک می شوند به طور گسترده در ساخت محرک ها استفاده می شوند.

آلیاژهای حافظه دار یک کلاس منحصربهفرد از مواد حافظه دار هستند که قابلیت بازیافت شکلشان را وقتی دما افزایش مییابد را دارند. حتی تحت بارهای اعمال شده بالا با یک افزایش دما میتوانند شکل اولیهی خود را پیدا کنند. آلیاژهای حافظه دار میتوانند به وسیله تغییر شکل هیسترزیس قابل برگشت تحت بارگذاری سیکلی مکانیکی انرژی مکانیکی را جذب یا پخش کنند. این مشخصهی منحصربه فرد SMA آنها را برای کاربردهای حس کردن، تحریک، جذب ضربه و دمپینگ ارتعاشات جذاب کرده است.

SMA ها هم فازهایی دارند که هر کدام ساختار کریستالی متفاوت با خواص متفاوت دارند. یکی از آنها فاز دما بالاست که آستنیت نامیده میشود ودیگری فاز دما پایین است که مارتنزیت نام دارد. آستنیت معمولا مکعبی و مارتنزیت معمولا تتراگونال، اورتورمبیک یا مونوکلینیک است. انتقال از یک ساختار به ساختار دیگر به وسیله نفوذ اتمی رخ نمیدهد، بلکه بهوسیلهی برش شبکهای اتفاق میافتد. این انتقال به استحاله \ دگرگونی \ تحول مارتنزیتی شناحته می شود.

هر کریستال مارتنزیتی یک جهتگیری متفاوت دارد که به آن وریانت (variant) میگویند. ترکیب شدن وریانتهای مارتنزیتی در دو فرم وجود دارد: مارتنزیت دوقلویی شده ومارتنزیت دوقلویی نشده. دگرگونی فازی برگشتپذیر از آستنیت (از مادر) به مارتنزیت (فاز محصول) و برعکس اساس رفتار منحصربهفرد SMA است.

به هنگام سرد کردن در غیاب بارگذاری، ساختار کریستالی ار آستنیت به مارتنزیت تغییر میکند که به آن انتقال رو به جلو (forward transformation) میگویند. در این حالت در NiTi 24 تا واریانت تشکیل میشود وتغییر شکل ،ماکروسکوپیک در این حالت نادیده گرفته می شود. در اینجا دوقلویی رخ میدهد. وقتی ماده در فاز مارتنزیت گرما داده میشود،ساختار کریستالی به آستنیت برمیگردد که به آن تحول وارونه میگویند (reverse transformation).

چهار مشخصه با انتقال فازی وجود دارد. در طول تحول رو بهجلو آستنیت شروع به انتقال به مارتنزیت دوقلویی از دمای شروع مارتنزیتی میکند ودر دمای پایان مارتنزیتی کامل میشود. بهطور مشابه در طول گرم کردن استحاله وارونه اتفاق می افتد که این دگرگونی از دمای شروع آستنیتی شروع میشود ودر دمای پایان آستنیتی کامل میشود .

اگر یک بار مکانیکی به ماده در فاز مارتنزیتی دوقلویی اعمال شود، با جهت گیری دوبارهی تعدادی از وریانتها مارتنزیت غیر دوقلویی تولید شود. در این حالت تغییر شکل ماکروسکوپیک دارد که این تغییر شکل بعد از برداشتن بار هم باقی میماند. با گرم کردن بعدی SMA به دمایی بالاتر از fA منجر به تحول معکوس میشود .با سرد کردن تا زیر دمای مارتنزیت دوقلویی ایجاد شده و شکل اولیه کاملا بازیافت می شود. پدیدهی شرح داده شده بهعنوان اثر حافظه داری (SME) شناخته میشود .

دماهای تحول بهطور موثری بستگی به بزرگی بار اعمال شده دارند. با مقادیر بالاتر بارها دماهای استحاله بالاتر میروند. دو اثر مهم در آلیاژهای حافظه دار اهمیت فراوانی دارند که به ترتیب عبارتند از:

اثر حافظه داری : یک آلیاژ حافظهدار اثر حافظهداری نشان میدهد وقتی که در فاز مارتنزیتی دوقلویی روی آن تغییر شکل صورت میگیرد وسپس بار برداری انجام میشود، وقتی که مجددا تا بالای Ar حرارت داده میشود SMA شکل اولیه خود را با برگشتن به فاز آستنیتی مادر پیدا میکند.خاصیت شبه الاستیکی (psudoelasticity): رفتار شبه الاستیک SMA بهعلت تنشی است که منجر به ایجاد کرنش در طول بارگذاری و سپس بازیافت کرنش بهعلت باربرداری در دمای بالاتر از Ar است. مسیر رفتار شبه الاستیک در دمای بالاتر از Ar شروع میشود در حالیکه آستنیت پایدار است، سپس تحت یک بارگذاری به وضعیتی منتقل میشود که در آنجا مارتنزیت غیر دوقلویی وجود دارد.

در میان آلیاژهای حافظه دار، آلیاژهای Ni-Ti دارای مزایای بیشتری است که استفاده از آن را توجیه می کند. از جمله این مزایا می توان به نسبت استجکام به وزن بالاتر و مقاوم به زنگ زدگی اشاره کرد.

بعلاوه ، سیم Ni-Ti ارزان قیمت تر بوده و بالاترین میزان کرنش در حین دگرگونی را در بین آلیاژهای حافظه دار دارد. بعد از ساختن میکرو گریپر دو نکته مهم حائز اهمیت است :

1- کنترل نیروی اعمالی بین فکهاست که از دو شیوه on/off و کنترلر فیدبک استفاده می گردد.

- روش on/off به دلیل ایجاد موقعیت باز بسته و همچنین گیرش اشیاء با شکل ساده و استحکام کافی مناسب است.

- روش کنترلر فیدبک برای گیرش اشکال هندسی پیچیده و مواد حساس و همچنین کنترل فعال حرکت گیره ای و نیروی گیره ای مورد استفاده قرار می گیرد.

2- موقعیت دهی صحیح و دقیق میکرو گریپر

در این پروژه یک میکروگریپر ساده با ابعاد میکرو و با قابلیت ساخت آسان با استفاده از سیم Ni-Ti طراحی می گردد.باید توجه داشت که مقدار نیروی ایجاد شده توسط نوک میکروگریپر بستگی به مقدار کرنش سیم حافظه دار دارد وبدلیل اینکه نیروی اعمالی باید براساس نیاز کنترل گردد می توان نیروی اعمالی توسط فک های میکرو گریپر را با استفاده از یک کنترولرفیدبک نیرو، به منظور جلوگیری از صدمه رسیدن به اجزاء ، کنترل کرد بنابراین یک کنترولر که می تواند نیروی گیره ای میکرو گیریپر را کنترل کند باید به کار رود.

قبل از ساخت ، به منظور بهینه سازی ابعاد اجزای میکروگریپر ، مخصوصاً لولا ها و بازوها با توجه به نیروی اعمالی ، با استفاده از نرم افزار آباکوس شبیه سازی انجام می شود.در نهایت با اعمال شرایط مرزی مناسب در اجزا ) متناسب با بار اعمال شده و پاسخ آلیاژ ( تنش در بازو ها محاسبه و متعاقبا ابعاد آنها تعیین خواهد شد.

1-1-         اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

به طور کلی باید بدانیم که نیاز به میکرو گریپرها زمانی احساس می شود که ما مجبور به کار در شرایط سخت و تنگ هستیم. انواع محرک هایی که برای بازوبسته کردن فک های گریپر استفاده می شود شامل موتورهای الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی به دلیل اینکه نسبت وزن به توان بالا دارند، پیچیدگی زیاد و لوازم جانبی زیاد ودر نتیجه اشغال فضای کاری زیاد، برای کار در محیط های تنگ مناسب نیستند. پیزوالکتریک ها هم ضمن برخی مشکلات بالا گرانتر و همچنین کار کردن با آنها سخت تر است. در نتیجه آلیاژهای حافظه دارضمن برطرف کردن معضلات بالا باع می شود که ساختار میکرو گریپر ساده اما موثر باشد. در این میکرو گریپرها ما تنها نیاز به یک منبع جریان داریم که از طریق سیم های رابط به آلیاژ حافظه دار وصل می شوند بنابراین ما میکرو گریپری داریم که کوچک، ساده است و نیروی زیادی تولید می کند. تنها مشکل موجود هیسترزیس کرنش آلیاژ حافظه دار است که می شود با محدود کردن حداکثر کرنش قابل استفاده ، تعداد سیکل های مورد استفاده را به حد قابل ملاحظه ای افزایش داد. به طور کلی با کنترل رفتار غیر خطی آلیاژ حافظه دار می توان به بازده ی بالایی با این آلیاژها رسید.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فصل 1- مقدمه  7

1-1-    بیان مسئله. 7

1-2-    اهمیت و ضرورت انجام تحقیق.. 11

1-3-    ساختار پایان نامه. 12

فصل 2- آلیاژهای حافظه دار و میکروگریپرها 13

2-1-    گریپر ها 13

2-2-    تحلیل نیروی گریپر. 13

2-3-    بازده لغزشی گریپر. 15

2-4-    نیروی مورد نیاز گریپر رباتیک.. 15

2-5-    گشتاور مورد نیاز یک گریپر رباتیک.. 19

2-6-    گشتاور اعمالی از قطعه کار به گریپر در حالت دینامیکی.. 22

2-7-    میکروگریپر. 25

2-8-    مواد هوشمند. 26

2-9-    آلیاژهای حافظه دار. 26

2-10-   تاریخچه آلیاژهای حافظه دار. 27

2-11-  مکانیزم عمومی آلیاژهای حافظه دار. 29

2-12-  آلیاژ حافظه دار نیکل – تیتانیم. 31

2-13-  اساس پدیده حافظه داری.. 35

2-13-1-   اثر حافظه داری یک طرفه. 37

2-13-2-   خاصیت حافظهداری دوطرفه. 38

2-13-3-   خاصیت فوق کشسان. 41

2-14-  انواع آلیاژهای حافظهدار. 43

2-15-  مدلسازی رفتار آلیاژ حافظهدار. 48

2-16-  استحاله آستنیت به مارتنزیت: 55

2-17-  پیزو فیلم ها 58

2-18-   پلیمرهای هوشمند. 66

2-19-  پیزوالکتریک ها 69

2-20-  مقدمه و تاریخچه. 69

2-21-  اثر پیزوالکتریک... 71

2-22-  اثر پیزوالکتریک مستقیم و معکوس.... 71

2-23-  ارتباط اثر پیزوالکتریک با ساختار مولکولی مواد: 72

2-24-  وابستگی مواد پیزو الکتریک به دما: 73

2-25-  کاربرد های پیزو الکتریک : 73

فصل 3-   مروری بر پژوهشهای پیشین. 75