انتخاب مواد

انتخاب مواد، یکی از اولین مراحل طراحی هر موضوع فیزیکی است. در زمینه طراحی و تولید هدف اصلی انتخاب مواد بهینه سازی ارزش و قیمت مواد می باشد. این مسیر انتخاب بر اساس خصوصیات و بهای تمام شده ماده مورد نظر انجام می‌گیرد.به عنوان مثال یک پوشش حرارتی باید هدایت گرمایی ضعیفی داشته باشد برای به حداقل رساندن انتقال گرما.[1]

دیاگرام اشبی

دیاگرام اشبی[2] بر گرفته شده از نام مایکل اشبی در دانشگاه کمبریج است و این دیاگرام نشان دهنده دو یا چند خاصیت ماده است یا به عبارتی طبقه بندی ماده جهت مقایسه نرخ اندازه گیری شده بین خصوصیات مختلف به‌طور مثال نسبت استحکام به سبکی ماده . این دیاگرام شامل دو محور است که یک محور نشان دهنده مدول یانگ و محور دیگر نشان دهنده چگالی ماده است که خانواده مواد به وسیله رنگ‌های مختلف از هم جدا شده‌اند مانند پلیمرها،فوم،فلزات، و غیره ...

دیاگرام اشبی

نحوه عملکرد انتخاب

به‌طور مثال اگر موضوع اصلی طراحیاستحکام یک صفحه باشد طراح به یک ترکیب بهینه از چگالی و مدول یانگ احتیاج دارد و همچنین مقدار بهینه قیمت محصول که این یک فرایند پیچیده و سخت است که انجام آن به صورت دستی بسیار دشوار است.

روش های کلی برای کاربرد دیاگرام اشبی

۱:متغیرهای مواد که خصوصیات ذاتی مواد را تشکیل می دهند مانند چگالی، مدول یانگ، استحکام تسلیم،تنش و..

۲:متغیرهای مستقل که شامل یک کمیت عددی است و می‌تواند در یک چرخه بار گذاری تغییر کند به‌طور مثال اعمال نیرو

۳:متغیرهایی که به صورت محدود در نظر گرفته می‌شود همانند میزان جذب یا انعکاس مقدار موج

ادامه این روش منجرب به ایجاد یک معادله می‌شود که این معادله عددی مشخص می‌کند که چگونه ماده مورد نظر برای موقعیت در نظر گرفته شده مطلوب می‌باشد . سپس نمودار این معادله روی دیاگرام اشبی منتقل می‌شود که با بازرسی چشمی مطلوب‌ترین ماده مورد نظر انتخاب می‌شود.

مثالی از کاربرد دیاگرام اشبی

به عنوان مثال دو نمودار ایجاد شده برای نسبت کشش و نسبت خمش ایجاد می‌شود که اولین مرحله رسم این نمودار هاست که به‌طور مثال برای نمودار کشش این مقدار ۰.۱ و برای خمش این مقدار به‌طور تقریبی ۰.۰۳۱۶ بدست می آید . این نمودارها ابتدا رسم می‌شوند که برای نمودار خمش می‌توان ناحیه‌های بالاتر از نمودار را در نظر گرفت که شامل فوم‌ها و در نهایت سرامیک‌ها در ناحیه صورتی رنگ می‌باشد به طوری که ناحیه‌های زیر این نمودار مثل سمت راست ناحیه خاکستری که نشان دهنده بدترین نوع انتخاب برای این مواد هستند.سپس نمودار کششی بررسی می‌شود که تنها منطقه ای که از این نمودار بالاتر است همان منطقه صورتی رنگ که نشان دهنده مواد سرامیکی هست بنابراین بهترین انتخاب شامل منطقه سمت چپ بالای این ناحیه می‌باشد که شامل برن کاربید [3] است. البته با در نظر گرفتن میزان هزینه این یک انتخاب بهینه نخواهد بود که با یک تخمین مهندسی می‌توان مواد کامپوزیتی(به انگلیسی: CFRP) را به عنوان یک ماده مناسب با توجه به توجیه اقتصادی انتخاب کرد .

دیاگرام اشبی با نمایش نمودارهای خمش و کشش برای انتخاب بهترین ماده

.

جستارهای وابسته

پانویس
  1. George E. Dieter (1997). "Overview of the Materials Selection Process", ASM Handbook Volume 20: Materials Selection and Design
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_F._Ashby
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Boron_carbides

منابع
  • مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Material_selection». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۹ نوامبر ۲۰۱۶.
  • George E, Dieter (1997). Overview of the Materials Selection Process. Materials Selection and Design.
  • Ashby, Michael (1997). Materials: engineering, science, processing and design (third edition ed.). Burlington, Massachusetts: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-4357-9.
  • Ashby, Michael (2005). Materials Selection in Mechanical Design (Five edition ed.). Elsevier Ltd. ISBN 978-0-7506-6168-3.
  • https://web.archive.org/web/20161109152539/http://www.diim.unict.it/users/fgiudice/pdfs/SM_2.2.pdf
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.