پروژه مدل سازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 225 صفحه

چکیده:

از آنجائیکه شرکت های بزرگ در رشته نانو فناوریمشغول 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 ومحیط 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 باشندبیشتر 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 دیدگاهمختلف می پردازیم، و مدل های تدوین شده را به شرح زیر ارائه می نمائیم:

مدل انرژی- معادل مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS 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 زیگزاگدر جهت های محوری و محیطی بدست آمده است.

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

درمدل 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 لایهمورد 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 منحنیتنش-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 لولهافزایش 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.

مقدمه:

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.

 ازلحاظ 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. خصوصیات موجی (مکانیک کوانتومی) الکترونها در درون مواد و اندرکنشهای اتمی، بوسیله ی تغییرات مواد در مقیاس نانو متری، تحت تأثیر قرار می گیرند. با ایجاد ساختارهای نانو متری، کنترل خصوصیات اساسی مواد مانند دمای ذوب، رفتار مغناطیسی و حتی رنگ آنها، بدون تغییر ترکیب شیمیایی ممکن خواهد بود. به کارگیری این پتانسیل، باعث ایجاد محصولات و فناوری های جدید با کارایی بسیار بالا خواهد شد که قبلاً ممکن نبوده است. سازمان دهی سیستماتیک ماده در مقیاس طولی نانو متر، مشخصه کلیدی سیستم های زیستی است.

ساختارهای نانو، نظیر ذرات نانو و نانو لوله ها، دارای نسبت سطح به حجم خیلی بالایی اند، بنابراین اجزای ایده آلی برای استفاده در کامپوزیت ها، واکنش های شیمیایی و ذخیره از انرژی هستند.ازآنجا که نانوساختارها خیلی کوچک اند، می توانند در ساخت سیستم هایی بکار برده شوند که چگالی المان خیلی بیشتری نسبت به انواع مقیاس های دیگر دارند. بنابراین قطعات الکترونیکی کوچک تر، ادوات سریع تر، عملکردهای پیچیده ترو مصرف بسیار کمتر انرژی را می توان با کنترل واکنش و پیچیدگی نانو ساختار، بطور همزمان بدست آورد.

در حال حاضر، نانو فناوری یک تکنولوژی توانمند است، اما این پتانسیل را دارد که تبدیل به یک تکنولوژی جایگزین شود. فناوری نانو نه یک فناوری جدید، بلکه نگرشی تازه به کلیه ی فناوری های موجود است و لذا روش های مبتنی بر آن، در اصل همان فناوری های قبلی هستند که در مقیاس نانو انجام می شوند.

مراکز علمی و دانشگاهی با آگاهیازتوانایی های وقابلیت های نانو فناوری به تحقیق و پژوهش در این زمینه می پردارند. تفاوت هایی که در سال های اخیر در زمینه ی نانو بوجود آمده است، حاکیازافزایش رغبت به این حوزه می باشد. در گذشته، تحقیقات بر اساس علایق و تخصص های محقق پیش می رفت، اما اکنون اغلب کشورها دارای برنامه های مدون و راهبردی مشخص در این زمینه هستند و مراکز علمی و تحقیقاتی خود را مامور پیش برد این برنامه ها کرده اند.

فهرست مطالب:

فهرست علائم

فهرست جداول      

فهرست اشکال

چکیده

فصل اول

مقدمه نانو           

مقدمه    

فناوری نانو         

معرفی نانولوله‌های کربنی    

ساختار نانو لوله‌های کربنی   

کشف نانولوله       

تاریخچه 

فصل دوم

خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی         

2-1 مقدمه          

2-2 انواع نانولوله‌های کربنی

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

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

2-3 مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی    

2-3-1 ساختار یک نانو لوله تک دیواره

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

2-4 خواص نانو لوله های کربنی       

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

2-4-1-1 مدول الاستیسیته   

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

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

2-5 کاربردهای نانو فناوری 

2-5-1 کاربردهای نانولوله‌های کربنی 

2-5-1-1 کاربرد در ساختار مواد       

2-5-1-2 کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی      

2-5-1-3 کاربردهای شیمیایی           

2-5-1-4 کاربردهای مکانیکی           

فصل سوم           

روش های سنتز نانو لوله های کربنی

3-1 فرایندهای تولید نانولوله های کربنی          

3-1-1 تخلیه از قوس الکتریکی         

3-1-2 تبخیر/ سایش لیزری 

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

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

3-1-5 رشد فازبخار           

3-1-6 الکترولیز  

3-1-7 سنتز شعله 

3-1-8 خالص سازی نانولوله های کربنی          

-2 تجهیزات        

3-2-1 میکروسکوپ های الکترونی     

3-2-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)   

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

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

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

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

فصل چهارم

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

4-1 مقدمه          

4-2 مواد در مقیاس نانو      

4-2-1 مواد محاسباتی        

4-2-2 مواد نانوساختار       

4-3 مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو      

4-3-1 چارچوب های تئوری در تحلیل مواد      

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

4-4 روش های شبیه سازی  

4-4-1 روش دینامیک مولکولی         

4-4-2 روش مونت کارلو    

4-4-3 روش محیط پیوسته   

4-4-4 مکانیک میکرو       

4-4-5 روش المان محدود (FEM)      

4-4-6 محیط پیوسته مؤثر   

4-5 روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی    

4-5-1 مدلهای مولکولی      

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

4-5-1-2 روش اب انیشو    

4-5-1-3 روش تایت باندینگ           

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

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

4-5-2-1 مدل یاکوبسون     

4-5-2-2 مدل کوشی بورن  

4-5-2-3 مدل خرپایی        

4-5-2-4 مدلقاب فضایی     

4-6 محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته 

4-6-1 کاربرد مدل پوسته پیوسته       

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

4-6-3 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله

4-6-4 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله

4-6-5 محدودیتهای مدل پوسته پیوسته  99

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

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

4-6-6 کاربرد مدل تیر پیوسته          

فصل پنجم           

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

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

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

5-1 مقدمه          

5-2 نیرو در دینامیک مولکولی         

5-2-1 نیروهای بین اتمی    

5-2-1-1 پتانسیلهای جفتی   

5-2-1-2 پتانسیلهای چندتایی

5-2-2 میدانهای خارجی نیرو

5-3 بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته       

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

5-4-1 مدل انرژی- معادل   

5-4-1-1 خصوصیاتمحوری نانولوله های کربنی تک دیواره          

5-4-1-2 خصوصیاتمحیطی نانولوله های کربنی تک دیواره           

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

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

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

5-4-3-1 مقدمه    

5-4-3-2 ماتریس الاستیسیته

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

5-4-3-4 تعیین و نگاشت المان         

5-4-3-5 ماتریس کرنش-جابجائی      

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

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

فصل ششم

نتایج

6-1 نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل

6-1-1 خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره     

6-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره     

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

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 [

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

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

فصل هفتم           

نتیجه گیری و پیشنهادات

7-1 نتیجه گیری   

7-2 پیشنهادات     

فهرست جداول:

جدول 4-1: اتفاقات مهم در توسعه مواد در 350 سال گذشته

جدول 5-1: خصوصیات هندسی و الاستیک المان تیر

جدول5-2 : پارامترهای اندرکنش واندر والس

جدول6-1: اطلاعات مربوط به مش بندی المان محدود مدل قاب فضایی در نرم افزار ANSYS .

جدول6-2 : مشخصات هندسی نانولوله های کربنی تک دیواره در هر سه مدل

جدول6-3 : داده ها برای مدول یانگ در هر سه مدل توسط نرم افزار ANSYS

جدول6-4 : داده ها برای مدول برشی در هر سه مدل توسط نرم افزار ANSYS

جدول6-5 : مقایسه نتایج مدول یانگ برای مقادیر مختلف ضخامت گزارش شده

جدول 6-6 : مشخصات صفحات گرافیتی مدل شده با آرایش صندلی راحتی

جدول 6-7 : مشخصات صفحات گرافیتی مدل شده با آرایش زیگزاگ

جدول 6-8 : مقایسه مقادیر E، G و به دست آمده از مدل های تدوین شده در این تحقیق با نتایج موجود در منابع

فهرست اشکال:

شکل 1-1 : میکروگراف TEMکه لایه های نانو لوله کربنی چند دیواره را نشان می دهد

شکل 1-2 : اشکال متفاوت مواد با پایه کربن

شکل 1-3 : تصویر گرفته شده TEM که فلورن هایی کپسول شده به صورت نانولوله های کربنی تک دیواره را نشان می دهد شکل 1-4 : تصویر TEMازنانولوله کربنی دو دیواره که فاصله دو دیواره در عکس TEMnm 36/0 می باشد

شکل 1-5 : تصویر TEM گرفته شدهازنانوپیپاد

شکل 2-1 : تصویر نانو لوله های تک دیواره و چند دیواره کشف شده توسط ایجیما در سال 1991

شکل 2-2 : انواع نانولوله:(الف) ورق گرافیتی (ب) نانولوله زیگزاگ (0، 12)(ج) نانولوله زیگزاگ (6، 6) (د) نانولوله کایرال (2، 10)

شکل 2-3 : شبکه شش گوشه ای اتم های کربن

شکل2-4 : تصویر شماتیک شبکه شش گوشه ای ورق گرافیتی، شامل تعریف پارامترهای ساختاری پایه و توصیف اشکال نانولوله های کربنی تک دیواره

شکل 2-5 : شکل شماتیک یک نانولوله کربنی چند دیواره MWCNTs

شکل 2-6 : نانو پیپاد

شکل 2-7 : شکل شماتیک یک نانو لوله کهازحلقه ها شش ضلعی کربنی تشکیل شده است

شکل2-8 : تصویر شماتیک یک حلقه شش ضلعی کربنی و پیوندهای مربوطه

شکل 2-9 : تصویر شماتیک شبکه کربن در سلول های شش ضلعی

شکل 2-10: توضیح بردار لوله کردن نانو لوله، بصورت ترکیب خطیازبردارهای پایه b , a

شکل2-11: نمونه های نانولوله های صندلی راحتی، زیگزاگ و کایرال و انتها بسته آنها که مرتبط است با تنوع فلورن ها

شکل 2-12: تصویر سطح مقطع یک نانو لوله

شکل 2-13: مراحلآزاد سازی نانو لوله کربن

شکل 2-14 : مراحل کمانش و تبدیل پیوندها در یک نانو لوله تحت بار فشاری شکل 2-15: نحوه ایجاد و رشد نقایص تحت بار کششیالف: جریان پلاستیک، ب: شکست ترد (در اثر ایجاد نقایص پنج و هفت ضلعی) ج: گردنی شدن نانو لوله در اثر اعمال بار کششی

شکل 2-16: تصویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی SEM اعمال بار کششی بر یک نانو لوله

شکل 2-17: شکل شماتیک یک نانولوله کربنی به عنوان نوک AFM.

شکل2-18 : نانودنده ها

شکل 3- 1: آزمایش تخلیه قوس

شکل 3-2 : دستگاه تبخیر/سایش لیزری

شکل 3-3 : شماتیک ابزار CVD

شکل 3-4 : میکروگرافی که صاف و مستقیم بودن MWCNTsرا که به روش PECVD رشد یافتهنشان می دهد شکل 3-5 : میکروگراف که کنترل بر روی نانو لوله ها را نشان می دهد: (الف) 40–50 nmو (ب). 200–300 nm

شکل 3-6 : نانولوله کربنی MWCNT به عنوان تیرک AFM

شکل 4-1 : تصویر شماتیک ارتباط بین زمان و مقیاس طول روشهای شبیه سازی چند مقیاسی

شکل 4-2 : مدل سازی موقعیت ذرات در محیط پیوسته

شکل 4-3 : محدوده طول و مقیاس زمان مربوط به روشهای شبیه سازی متداول

شکل 4-4 : تصویر تلاقی ابزار اندازه گیری و روش های شبیه سازی

شکل 4-5 : تصویر شماتیک وابستگی درونی روش ها و اصل اعتبار روش

شکل 4-6 : تصویر شماتیک اتمهای i،j وk و پیوندها و زاویه پیوند مربوطه

شکل 4-7 : موقعیت نسبی اتمها در شبکه کربنی برای بدست آوردن طول پیوندها در نانولوله

شکل 4- 8 : المان حجم معرف در نانو لوله کربنی

شکل 4- 9 : مدلسازی محیط پیوسته معادل

شکل 4- 10 : المان حجم معرف برای مدلهای شیمیایی، خرپایی و محیط پیوسته

شکل4-11 : تصویر شماتیک تغییر شکل المان حجم معرف

شکل4-12 : شبیه سازی نانو لوله بصورت یک قاب فضایی

شکل4- 13 : اندرکنشهای بین اتمی در مکانیک مولکولی

شکل4-14: شکل شماتیک یک صفحه شبکه ای کربن شامل اتم های کربن در چیدمان های شش گوشه ای.

شکل 4-15: شکل شماتیک گروهای مختلف نانولوله کربنی

شکل 4-16: وابستگی کرنش بحرانی نانولوله به شعاع با ضخامت های تخمینی متفاوت

شکل 5-1: نمایش نیرو وپتانسیل لنارد-جونز برحسب فاصله بین اتمی r

شکل 5-2 : نمایش نیرو وپتانسیل مورس برحسب فاصله بین اتمی r

شکل 5-3 : تصویر شماتیک اتمهای i،j وk و پیوندها و زاویه پیوند مربوطه

شکل5-4 : فعل و انفعالات بین اتمی در مکانیک مولکولی

شکل5-5 : شکل شماتیک (الف) یک نانولوله صندلی راحتی (ب) یک نانولوله زیگزاگ

شکل5-6 : شکل شماتیک یک نانولوله صندلی راحتی (الف) واحد شش گوشه ای (ب) نیرو های توزیع شده روی پیوند b

شکل5-7 : شکل شماتیک یک نانولوله زیگزاگ (الف) واحد شش گوشه ای (ب) نیرو های توزیع شده روی پیوند b شکل5– 8 :تصویر شماتیک توزیع نیروها برای یک نانولوله کربنی تک دیواره

شکل 5-9 : تصویر شماتیک توزیع نیرو در یک نانولوله کربنی زیگزاگ

شکل5- 10: تصویر شماتیک (الف) نانولوله کربنی Armchair، (ب) مدل تحلیلی برای تراکم در جهت محیطی (ج) روابط هندسی

شکل 5-11: تصویر شماتیک (الف) نانولوله کربنیZigzag(ب)مدل تحلیلی برای فشار در جهت محیطی...129

شکل 5-12: تعادل مکانیک مولکولی و مکانیک ساختاری برای تعاملات کووالانس و غیر کووالانس بین اتم های کربن (الف) مدل مکانیک مولکولی (ب) مدل مکانیک ساختاری

شکل 5-13: منحنی پتانسیل لنارد-جونز و نیروی واندروالس نسبت به فاصله اتمی

شکل5-14 : رابطه نیرو (بین پیوند کربن-کربن) و کرنش بر اساس پتانسیل بهبود یافته مورس

شکل 5-15 :استفاده از المان میله خرپاییبرای شبیه سازی نیروهای واندروالس

شکل5-16 : منحنی نیرو-جابجائی غیر خطی میله خرپایی

شکل 5-17: تغییرات سختی فنر نسبت به جابجائی بین اتمی

شکل 5-18: مدل های المان محدود ایجاد شده برای اشکال مختلف نانولوله (الف) :صندلی راحتی (7،7) (ب):زیگزاگ(7،0) (ج): نانولوله دودیواره (5،5) و (10،10)

شکل5-19 : المان های نماینده برای مدل های شیمیایی ، خرپایی و محیط پیوسته

شکل 5-20 : شبیه سازینانولوله های کربنی تک دیواره به عنوان ساختار قاب فضایی

شکل5-21 : شرایط مرزی و بارگذاری بر روی مدل المان محدود نانو لوله کربنی تک دیواره: (الف) زیگزاگ (7،0) ، (ب) صندلی راحتی (7،7) ، (ج) زیگزاگ (0،10) ، (د) صندلی راحتی (7،7)

شکل5-22 : شرایط مرزی و بارگذاری بر روی مدل المان محدود نانو لوله کربنی چند دیواره: (الف) مجموعه 4 دیواره نانولوله زیگزاگ (5،0) (14،0) (23،0) (32،0) تحت کشش خالص ، (ب) مجموعه 4 دیواره نانولوله صندلی راحتی (5،5) (10،10) (15،15) (20،20) تحت پیچش خالص

شکل5-23 : نانولوله تحت کشش

شکل5-24 : یک نانولوله کربنی تک دیواره شبیه سازی شده به عنوان ساختار قاب فضایی

شکل5-25 : شکل شماتیک اتمهای کربن و پیوند های کربن متصل کننده آنها در ورق گرافیت

شکل 5-26 : نمودار Eωa بر حسب فاصله بین اتمی ρa

شکل 5-27 : شکل شماتیک شش گوشه ای کربن و اتم های کربن و پیوندهای کواالانس و واندروالس

شکل5-28 : شکل شماتیک شش گوشه ای کربن که تنها پیوندهای کووالانس را نشان می دهد

شکل5-29 : سه حالت بارگذاری برای معادل سازی انرژی کرنشی مدل ها

شکل5-30 : شکل شماتیک از شش گوشه ای کربن و نیرو های غیر پیوندی

شکل5-31 : شکل شماتیک شش گوشه ای کربن با در نظر گرفتن 9 پیوند واندروالس بین اتم های کربن

شکل5-32: یک مدل جزئی از ساختار شبکه ای رول نشده که نانولوله کربنی را شکل می دهد. شش ضلعی های متساوی الاضلاع نماینده حلقه های شش ضلعی پیوند های کووالانس کربن می باشد، که هر رأس آن محل قرار گیری اتم کربن می باشد

شکل5-33 : شکل یک حلقه کربن به صورت یک شش ضلعی متساوی الاضلاع و هر اتم کربن به عنوان گره با نامگذاری قراردادی

شکل 5-34 : شکل یک ذوزنقه

پروژه بهبود عملکرد سازمان ( شرکت آب و فاضلاب منطقه ای از تهران ). doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش  135 صفحه

مقدمه:

همانطور که می‌دانیم امروزه اغلب سازمانها در محیطی رقابتی و پویا در حال فعالیت هستند. محیطی که متغیرهای داخلی و خارجی آن دائما در حال تغییر بوده و امکان پیش‌بینی این تغییرات نیز بسیار سخت و مشکل است. از طرفی سازمانها هزینه‌های فراوان و زمان زیادی را صرف تهیه، تدوین و اجرای استراتژی هایی می‌نمایند تا بتوانند به اهداف بلند مدت و چشم اندازهای سازمان خود دست یابند. بنابر این آگاهی از اینکه عملکرد سازمان تا چه حد در جهت رسیدن به اهداف آن بوده است و موقعیت سازمان در محیط پیچیده و پویا امروز کجاست برای مدیران و سازمانها اهمیت فراوان دارد. لذا ما در این تحقیق سعی داریم تا با توجه به اهمیت خدمات ارائه شده از سوی شرکتهای آب و فاضلاب شهری و اهداف و ماموریت شرکت آب و فاضلاب جنوبشرقی استان تهران به بررسی و مطالعه الگوی ارزیابی عملکرد فعلی شرکت بپردازیم. بدین منظور چون شالوده و بنیان اصلی هر مدل ارزیابی عملکرد، شاخص‌های آن مدل می‌باشد، لذا به بررسی ویژگیهای شاخص‌های مدل ارزیابی عملکرد این شرکت به منظور کسب اطلاع از اینکه آیا مدل فعلی ارزیابی عملکرد شرکت قادر به ارزیابی مناسب همه جنبه‌های عملکردی این شرکت با توجه به اهداف و ماموریت آن می باشد یا خیر پرداخته می‌شود.

فهرست مطالب:

فصل اول

مقدمه

1-1- بیان مسأله

2 -1- ضرورت تحقیق

3-1- اهداف تحقیق

4- 1- فرضیه های تحقیق

فرضیه ها

5- 1- قلمرو مکانی تحقیق

اهداف

فصل دوم

ادبیات تحقیق

1-2- عملکرد

2- 2- ارزیابی عملکرد 

3-2- تاریخچه ارزیابی عملکرد

4-2- ارزیابی عملکرد در ایران

5-2-  مبانی طراحی سیستم ارزیابی عملکرد

6-2- اجزای یک سیستم ارزیابی عملکرد

7-2- ویژگی های سیستم ارزیابی عملکرد

8-2-  شاخص های ارزیابی عملکرد

1-8-2- طبقه بندی شاخص های ارزیابی عملکرد

2-8-2- ویژگیهای شاخص های ارزیابی عملکرد

9-2- مزایای ارزیابی عملکرد سازمان

11-2- سیستم های ارزیابی عملکرد

1-11-2- سیستمهای ارزیابی عملکرد سنتی

2-11-2- سیستمهای ارزیابی عملکرد نوین

3-11-2- مقایسه دیدگاه‌های سنتی و نوین در ارزیابی عملکرد

12-2- مدلهای ارزیابی عملکرد

1-12-2- مدل جایزه دمینگ

2-12-2- مدل مالکوم بالدریج

مراحل و قدمهای اجرایی

3-12-2-  مدل PIPE

تهیه نقشه فرآیند

نمایش فرآیندها

تعیین شاخص‌های اندازه‌گیری عملکرد

4-12-2-  مدل  EFQM

ویژگیهای مدل

کلیات مدل

بکارگیری منطق RADAR

حوزه های مدل

5-12-2- مدل ارزیابی متوازن

روش ارزیابی متوازن چیست؟

منظر یادگیری و رشد

منظر مالی

منظر یادگیری و رشد

توازن در ارزیابی متوزان

1- توازن بین سنجه های مالی و غیرمالی (از لحاظ اهمیت)

2- توازن بین ذینفعان داخلی و خارجی سازمان

3- توازن بین اهداف بلندمدت و کوتاه مدت

4- توازن بین شاخصهای هادی و تابع عملکرد

13-2- انتخاب الگوی مناسب

وجوه شباهت بین EFQM و BSC

وجوه تفاوت بین EFQM و BSC

14-2-  تاریخچه و پیشینه تحقیق

1-14-2- تحقیقات داخلی

2-14-2-  تحقیقات خارجی

15-2- چارچوب نظری تحقیق

فصل سوم متدولوژی تحقیق

مقدمه

1-3- نوع تحقیق

2-3- ابزار اندازه گیری

3-3-پایایی آزمون 

4-3-  روایی آزمون  

5-3- جامعه آماری

6-3- آزمون های آماری 

فصل چهارم  تجزیه و تحلیل یافته های تحقیق

مقدمه

1-4- ویژگیهای دموگرافیک

سابقه مدیریتی افراد در شرکت

الف- جامعیت

ب- انعطاف‌پذیری

ج- مقبولیت سازمانی

د- قابلیت پیش‌بینی

2-4-آزمون فرضیات و پاسخ به سوال‌های تحقیق

سایر یافته های تحقیق

آزمون تحلیل مولفه های اصلی 

فصل پنجم  نتیجه گیری و پیشنهادهای تحقیق

مقدمه

1-5- بحث و نتیجه‌گیری

2-5- محدودیت‌های تحقیق

محدودیت زمانی

3-5- پیشنهادهای تحقیق

پیشنهادهایی برای مدیران اجرایی

پیشنهادهایی برای تحقیقات آینده

منابع و مأخذ

پیوست ها

منابع و مأخذ:

]1[ استیفن ، بی ، رابینز " رفتار سازمانی " ترجمه اعرابی و پارسائیان ، چاپ ششم ، 1384 .

]2[ الوانی ، سید مهدی ، " مدیریت عمومی " ، نشر نی ، 1386 .

] 3[ رضائیان ، علی ، " مبانی سازمان مدیریت " ، انتشارات سمت ، 1383 .

[4] سرمد ، زهره ، بازرگان ،عباس " روشهای تحقیق در علوم رفتاری " انتشارات آگاه ، چاپ چهاردهم ، 1386

]5[ شاکری، شهرام؛ "آشنایی با مدیریت فرآیند و سیستم مدیریت کیفیت ISO 9001:2000"؛

انتشارات کیومرث؛ 1382.

] 6[ عفتی داریانی، محمدعلی، "مدیریت عملکرد" موسسه توسعه و بهبود مدیریت ،1386

]7[ کاپلان، رابرت اس و نورتون، دیوید پی؛ "سازمان استراتژی محور"؛ ترجمه بختیاری، پرویز؛ سازمان مدیریت صنعتی؛ چاپ اول، 1383.

]8[ مایکل ، آرمسترانگ،"مدیریت عملکرد"، ترجمه صفری و وهابیان ،جهاد دانشگاهی، 1385

]9[ نجمی، منوچهر و حسینی، سیروس؛ "مدل سرآمدی EFQM، از ایده تا عمل"؛ مؤسسه مطالعات

بهره وری و منابع انسانی، سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران؛ 1382.

]10[ نجمی، منوچهر و زارعی، بهروز و حسینی، سیروس؛ BSC" یا EFQM، تعامل یا تقابل "؛ مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی مدیریت عملکرد؛ 1381.

]11[ نجمی، منوچهر؛ "اندازه گیری عملکرد فرآیندهای سازمان: ارائه راهکار و موردکاوی"؛ چهارمین کنفرانس مدیران کیفیت، تهران؛ 1382.

]12[نیلی، مسعود و همکاران؛ خلاصه مطالعات طرح استراتژی توسعه صنعتی کشور؛ انتشارات دانشگاه

صنعتی شریف؛ 1382

]13[ پل ، آر ، نیون، " ارزیابی متوازن  گام به گام – بهبود عملکرد و  نتایج  " ترجمه اله قلی و خزاعی ، سازمان مدیریت صنعتی ، 1386

[14] Aberdeen Group; "The Supplier Performance Measurement Benchmarking Report, Measuring Supply Chain Success"; Sponsored by People soft; 2002.

[15] Bates , R A and Holton , E F ( 1995 ) Computerised performance monitoring : a review of human resource issues , Human Resource Management Review , Winter , pp267-88

[16] Bernadin , H K , Kane , J S , Ross , S , Spina , J D and Johnson , D L ( 1995 ) performance appraisal design , development and implementation , in ( eds ) G R Ferris , s D Rosen , and D J Barnum , Handbook af Human Resource Management , Blackwell , Cambridge , Mass .

[17] Bititei V., Carrie, A., Turner, T."Integrated Performance Measurement System; Structure and Dynamics in Business Performance Measurement: Theory and Practice"; Cambridge University Press; 2002

[18]Brumbach, GB(1988) Some ideas,issues and prediction about informance management , Public personnel Management, Winter.

[18] Campbell , J P ( 1990 ) Modelling the performance prediction problem in industrial and organizational psychology , in M O D unnette and L M Hugh ( eds ) , Handbook of Industrial and Organizational Psychology,Blackweell , Cambridig , Mass

[19] David M. Levine and Timothy C.Krehbiel and Mark L. Berenson,Business Statistics:A First Course.Upper Saddle River,NJ: Prentice-Hall,1999.

 [20] Donald R. Cooper and Pamela S. Schindler,Business Research Methods,McGraw-Hill,2003.

 [21] Naresh  k. Malhotra, Marketing Research,An Applied Approach,Prentice-Hall Inc.,1999.

[22] Neely A., Mills J. Platt K., Richards H., Gregory M., Bourne M. and Kennerley M.: "Performance Measurement System Design: Developing and testing a process-based approach": International Journal of Operations & Production Management, Vol. 20, No. 10: 2000

[23] Raymond Kent,Marketing Research: Measurement, Methods and Applications,International  Thomson Business Press,1999.

[24] Sidney Siegel and N.J.Castellan,Jr.,Noparametric Statistics for the Behavioral Science,2nd ed.,New York:McGraw-Hill,1998.

[25] Stoner , J. A . F , Management , N . Y : prentice – Hall , 1983 .

[26] Toni A. De, Tonchia S.; "Performance Measurement Systems: Models, Characteristics and Measures"; International Journal of Operations and Production Management, Vol. 21, No. 1/2;2001.

[27] William G. Zikmund,Exploring Marketing Research;Harcourt Brace & Company,2000.

پروژه بیکاری از منظر اقتصاد. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 43 صفحه

چکیده:

مشکل بیکاری در دهه های اخیر به صورت یکی از مسایل بسیار حاد کشورهای توسعه نیافته در امده است در کشورهای عقب افتاده جنبه های بیکاری در تارو پود جامعه نهفته و به صورت مزمن در امده است وعقب ماندگی در فناوری در پاره ای از موارد مشکلی لاینحل نشان می دهد. بیکاری به عنوان عارضه ای که باعث عدم استفاده از نیروی فعال و قابل کار می باشد بیماری است مزمن که مانند پدیده ی تورم خوشایند هیچ گونه اقتصادی نمی باشد که در بسیاری از کشورهای در حال توسعه رشد سریعی دارد.

جمعیت بیکار به گروهی اطلاق می شود که مایل به کار کردن هستند ولی موفق به یافتن کار نمی شوند.بیکاران شهری اکثرا جوان هستند حدود دوپنجم انها زیر بیست و پنج سال و یک پنجم دیگر انها زیر سی و پنج سال هستند

سه دسته از نظریات راجع به بیکاریبه طور کلی شامل:

1- کینزین ها که استدلال میکنند که علت عمده بیکاری مربوط به مشکلات بخش تقاضا است و چنان چه دولت سیاست های افزایش تقاضا را اتخاذ نماید نرخ بیکاری کاهش خواهد یافت بر اساس نظریه عمومی کینز که در دهه 1930 بیان شد برخی کشورها از جمله امریکا و انگلستان موفق شدند نرخ بیکاری بالای دهه 1930 را کاهش دهند برای مثال انگلستان نرخ 25 درصدی بیکاری را به 6 درصد کاهش داد .

2- کلاسیک ها و کلاسیک های جدید استدلال می کنند که به دلیل کامل بودن بازارها بیکاری نمی تواند به صورت اجباری وجود داشته باشد و معتقدند اگر بازارها بدون دخالت دولت و ازادانه بتوانند فعالیت کنند از طریق کاهش دستمزد ها بیکاری پدید نخواهد امد .

3- بنیادگراها معتقدند بیکاری واکنش یک اقتصاد پویا به تغییرات تکنیکی است و تغییرات تکنولوژیکی باعث پدید امدن بیکاری می گردد.

 مهم ترین علت های بیکاری در ایران شامل :رشد بی رویه شهرها، ازاد شدن بخش قابل توجهی از نیروی کار شاغل در بخش کشاورزی و عدم جذب نیروی مازاد توسط سایر بخش ها، رشد ناهماهنگ شهر و روستا، ماهیت رشد صنایع در ایران و عدم رشد صنایع مادر ومکمل، مشکلات و ایرادات موجود در قوانین سرمایه گذاری مالکیت و کار و شوراهای اسلامی و همچنین در سال77از عوامل اصلی بیکاری در ایرانافزایش شدید عرضه نیروی کار که حاصل عوامل رشد بالای جمعیت طی دهه 60 بودهنیز قابل بیان می باشد.   

افزونی بی حد جمعیت ،بی برنامگی دولت یا برنامه ریزی های غیر واقعی همراه با مدیریت های نادرست موجب رواج بیکاری ها شده که از عوارض حتمی و ملموس ان شکل گیری و گسترشمشاغل غیر رسمی نه کاری :واسطه گری،دلالی ،حق العمل کاری ،دست فروشی، شاگردی، مسفرکشی، دکه داری ... و بالاخره ناکاری :قاچاقچی گری،رشوه خواری،گدایی،روسپیگری و دزدی ... است.

مقدمه:

مباحث کار و اشتغال از مهمترین دغدغه های فکری افراد جامعه و دولتهاست بطوریکه در بیشتر نظرخواهی ها و تحقیقاتی در کشورهای مختلف بعمل آمده است. اشتغال و بیکاری را مهمترین مشکل خود بیان کرده اند.(آقاییان آرایی)

شکسپیردر صدها سال قبل با این بیان که: خانه ی من بر ستون ها و زندگی من بر کارم استوار است با برداشتن ستونها خانه و با بیکاری زندگیم را از من می گیرند.(سپهر- ص 9) براهمیت مسأله بیکاری توجه دارد.مشکل بیکاری در دهه های اخیر به صورت یکی از مسایل بسیار حاد کشورهای توسعه نیافته در امده است در کشورهای عقب افتاده جنبه های بیکاری در تارو پود جامعه نهفته و به صورت مزمن در امده است وعقب ماندگی در فناوری در پاره ای از موارد مشکلی لاینحل نشان می دهد.(یارمحمدیان85)

امروزه بیکاری بیش از پیش به منزله ی چشمگیرترین نشانه ی توسعه ناکافی در کشورهای جهان سوم نمایان میشود.به هر حال از لحاظ اجتماعی بیکاری در بسیاری از کشورهای در حال توسعه و حتی در مناطق شهری انها ،نسبت به کشورهایی که اکثریت نیروی کار وسیعا متکی به درامدهای مزد و حقوق بگیری هستند و ساختهای کهن خانواده جای خود را به خانواده

فهرست مطالب:

مقدمه

بیان مسله

اهمیت و ضرورت

بیکاری

بیکاران چه کسانی هستند

نظرات اقتصاددا نان در آغاز بحران

نظریات و علل و عوامل بیکاری

پیشینه

انواع بیکاری

بیکاری اتفاقی

بیکاری فریکسیونل

ماهیت بیکاری فصل

بیکاری ادواری

بیکاری تکنولوژی

انواع بیکاریدر کتاب مشاغل غیر رسمی

بیکاری در کشورهای جهان سوم

بیکاری در ایران در ملی1355تا1370

منابع و مآخذ

منابع و مأخذ:

بیکاری – جعفر سپهر – تهران 1345

اشتغال در جهان سوم- ترجمه احمد خزاعی- چاپ اول 1368

اقتصاد شراکتی- مارتین .ل.ویتیزمن- 1368

مشاغل غیر رسمی- حسین صرامی- چاپ اول 1372- انتشارات جهاددانشگاهی اصفهان

جامعه شناسی فقر- ترجمه احمد کریمی- چاپ اول 1354

زمینه جامعه شناسی کار- کیت گرینت- ترجمه پرویز صالحی- چاپ اول 1382

مجله تحقیقات اقتصادی- جعفر عبادی- پاییز 66- شماره 39

فصلنامه علمی و پژوهشی رفاه اجتماعی- احمد یار محمدیان- بهار 1385

سالنامه اماری کشور- سازمان مدیدیت و برنامه ریزی کشور- 1383

هفته نامه خبری تحلیلی برنامه- سال ششم – شماره 252- بهمن 1386

سایت سلامت- نادر- 1384

بانک مشکلات اجتماعی ایران – ارژنگی - 1353خود

پروژه بررسی سیستم حسابداری بانک کارآفرین (غیردولتی- سهامی عام). doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 97 صفحه

مقدمه:

هدف این استاندارد تجویز مبنایی برای ارائه صورتهای مالی با مقاصد عمومی یک واحد تجاری به منظور حصول اطمینان از قابلیت مقایسه با صورتهای مالی دوره های قبل از آن واحد و با صورتهای مالی سایر واحدهای تجاری می باشد . برای دستیابی به این هدف ‏، در این استاندارد ملاحظات کلی در خصوص نحوه ارائه صورتهای مالی ، رهنمودهایی درباره ساختار آنها و حداقل الزامات در خصوص محتوای صورتهای مالی ارائه شده است. چگونگی شناخت ‏، اندازه گیری و افشای معاملات و سایر رویدادهای خاص در سایر استانداردهای حسابداری ارائه می شود.

دامنه کاربرد  الزامات این استاندارد باید در ارائه کلیه “ صورتهای مالی با مقاصد عمومی ” که بر اساس استانداردهای حسابداری تهیه و ارائه می شود ، بکار گرفته شود .

صورتهای مالی با مقاصد عمومی ( که از این پس صورتهای مالی نامیده می شود ) برای پاسخگویی به نیازهای استفاده کنندگانی تهیه می شود که در موقعیت دریافت گزارشهای متناسب با نیازهای اطلاعاتی خاص خود نیستند . صورتهای مالی به طور

جداگانه یا همراه با سایر گزارشها ، جهت استفاده عموم ارائه می شود . مفاد این استاندارد برای صورتهای مالی تلفیقی گروه واحدهای  تجاری نیز کاربرد دارد . در این استاندارد واژه هایی بکار گرفته می شود که در واحدهای تجاری ( انتفاعی ) اعم از خصوصی یا عمومی کاربرد دارد . واحد های غیرانتفاعی برای بکارگیری الزامات این استاندارد ممکن است نیازمند انجام تعدیلاتی در عناوین اقلام اصلی صورتهای مالی خود یا ارائه اطلاعات بیشتر باشند .

نحوه ارائه داراییهای جاری و بدهیهای جاری بخشی از موضوع این استاندارد است لیکن به طور جداگانه در استاندارد حسابداری شماره 14 مطرح شده است. هدف صورتهای مالی ‏، ارائه اطلاعاتی تلخیص و طبقه بندی شده درباره وضعیت مالی ، عملکرد مالی و انعطاف پذیری مالی واحد تجاری است که برای طیفی گسترده از استفاده کنندگان صورتهای مالی در اتخاذ تصمیمات اقتصادی مفید واقع شود . صورتهای مالی همچنین تنایج ایفای وظیفه مباشرت مدیریت یا حسابدهی آنها را در قبال منابعی که در اختیارشان قرار گرفته است ، نشان می دهد .

فهرست مطالب:

مقدمه

چکیده

تاریخچة تاسیس و حدود فعالیت بانک کارآفرین

عناوین حسابهای دفتر کل

مبنای تهیه و اهم رویه های حسابداری بانک کارآفرین

تصویب صورت های مالی

گزارش بازرسی قانونی به مجمع عمومی سهامداران محترم

گزارش حسابرسان بهمجمع عادی سالانه صاحبان سهام محترم

خلاصه و نتیجه گیری

منابع و مآخذ

منابع و مأخذ:

استانداردهای حسابداری، کمیته فنی سازمان حسابرسی، انتشارات مرکز تحقیقات تخصصی سازمان حسابرسی 84

کتابخانة سازمان بورس اوراق بهادار

ادارة مرکزی بانک کارآفرین،‌ میدان آرژانتین، بین خیابان وحید دستگردی و خیابان آفریقا.

پروژه رشته برق الکترونیک با موضوع صندلی چرخ دار الکتریکی . doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 156 صفحه

چکیده:

صندلی چرخدار الکتریکی وسیله مناسبی برای کمک به افرادی است که از ناتواناییهای حاد حرکتی رنج می برند و به آنها تا حد زیادی استقلال می دهد. در این پروژه یک صندلی چرخدار با نیروی رانش الکتریکی که کاربر توسط جوی استیک آنرا هدایت می کند، ساخته شد. با بررسی های مختلف خواهیم دید که موتور مناسب برای این منظور، موتور DC مغناطیس دائم است که به منظور استفاده در صندلی چرخدار الکتریکی طراحی شده است. منبع انرژی دو عدد باتری سرب- اسید 12 V, 60 Ah انتخاب شد و مدار تحریک موتور برشگر PWM می باشد که در آن عمل برشگری توسط ماسفت انجام می گیرد. برای کنترل سیستم ابتدا پایداری دینامیک ثابت آنرا با استفاده از ماتریسهای تبدیل دوران، در حالت کلی بررسی کرده و سپس یک مدار خطی از مجموعه را در نظر گرفتن پارامترهای شخص راننده ارائه کردیم. با وجود همه ساده سازیهای ممکن خواهیم دید که مدل به دست آمده از پیچیدگی زیادی برخوردار است و برای کنترل حلقه بسته آن باید از روشهای پیشرفته کنترل وفقی مبتنی بر شبکه های عصبی و منطق فازی استفاده کرد. در صورت عدم استفاده از کنترل حلقه، بسته، هدایت صندلی در محیطهایی با موانع زیاد، با دشواری همراه خواهد بود.

مقدمه:

معلولیت دگرگونیهایی از نظر آناتومی و فیزیولوژی در بدن فرد ایجاد می کند که در یک مقطع شخص بیمار محسوب می شود ولی بعد از درمان، علی رعم داشتن ضایعه، باید تا حد امکان زندگی طبیعی داشته باشد. وسایل کمکی در این بین نقش مهمی دارند. از جمله این وسایل کمکی، صندلی چرخدار است که در صورت استفاده و تجویز درست، وسیله مناسبی برای دادن کمکهای حرکتی به افراد معلولیت دار بوده و به آنها در انجام امور شخص تا حد زیادی استقلال می دهد. صندلی چرخدار دارای انواع و اقسام مختلفی است که بسته به نوع و میزان معلولیت فرد و شرایط دیگر تجویز می شود. [1]. صندلی هایچرخدار در یک سیستم تقسیم بندی به دو گروه که در یکی نیروی محرکه توسط انسان و در دیگری از طریق یک موتور سوختی یا الکتریکی تأمین می گردد. هدف در این پروژه طراحی و ساخت صندلی چرخدار الکتریکی می باشد. صندلی چرخدار الکتریکی نخستین بار در اوایل قرن بیستم اختراع شد [2]. اما به دلیل مشکلاتی که وجود داشت مصرف عمومی پیدا نکرد. در دهه 1940 استفاده از باتری اتومبیل و موتورهای استارتر، امکان ساخت صندلیهای ساده تری را فراهم کرد. البته سیستم های اولیه فقط با یک سرعت حرکت می کردند. کمی بعد با استفاده از روشهای مکانیکی مثل کلاچ، امکان کنترل سرعت برای صندلیها ایجاد شد. از دهه 1960 به بعد استفاده از ترانزیستور دو قطبیدو طراحی کنترل کننده های سرعت ایمنی صندلیها بسیار بالا رفت. در حال حاضر از ماسفت قدرت برای کنترل سرعت موتورهای DC در صندلی چرخدار الکتریکی استفاده می شود. علی رغم سابقه زیاد صندلی چرخدار الکتریکی در دنیا، این وسیله تاکنون در ایران ساخته نشده است. هدف پروژه آغاز گاهی در این مسیر می باشد. البته وسیله ای که ساخته شد در ظاهر یک صندلی چرخدار الکتریکی نیست ولی با توجه به مطالعات و بررسی های انجام شده، می توان در زمانی کوتاه روشهای به کار رفته در این پروژه را برای ساخت صندلی چرخدار الکتریکی عملی به کار برد. در فصل دوم توضیحاتی کلی در مورد صندلی چرخدار و مشخصات آن از نظر ابعاد، استحکام و غیره آورده شده است. در تجویز صندلی چرخدار نکات متعددی باید در نظر گرفته شود که وزن، ابعاد صندلی و چرخها از آن جمله است. صندلی چرخدار از چند جزء اصلی تشکیل شده است که شامل سیستم نگهدارنده بدن، سیستم رانش، چرخها و اسکلت بدنه می باشد [14]. در این فصل در مورد مشخصات صندلیهای چرخدار الکتریکی و نکاتی که در طراحی آنها باید مد نظر قرار داد، توضیح داده شده است. از جمله این نکات مهم حداکثر سرعت، شیب مسیر، نحوه اتصال موتور و باتریها به صندلی و منبع تغذیه است. صندلی چرخدار الکتریکی را می توان با روشهای دستی و در صورتی که ممکن نباشد با روشهای غیر دستی کنترل نمود. از روشهای کنترل غیر دستی می توان کنترل چانه کنترل زبان لبها یا دندان، کنترل بر اساس دمیدن و مکیدن کنترل صوتی نام برد.

فصل سوم در مورد انتخاب ادوات مورد نیاز می باشد. خود صندلی چرخدار مهمترین قسمت است. به دلایل مختلف به جای صندلی چرخدار استاندارد مدلی از آن ساخته شد. این مدل شامل یک صفحه فلزی است که در زیر آن چهار چرخ نصب شده است. دو چرخ عقب آن نقش انتقال نیرو و هدایت کننده را دارند و دو چرخ جلو هرزگرد هستند. جزئیات مربوط به انتخاب قسمتهای مکانیکی شامل بلبرینگ . چرخها و نحوه انتقال نیرو از موتور به چرخها و غیره کاملاً توضیح داده شده است. بعد از قسمتهای مکانیکی، نوبت به انتخاب موتور الکلتریکی می رسد. در این زمینه بررسی های متعددی انجام گرفت و در نهایت موتور DC خاص صندلی چرخدار برای این منظور انتخاب گردید. این موتور در حجم کم توان بالایی دارد و در طراحی آن حجم و وزن از مهمترین پارامترها بوده اند. جعبه دندهنصب شده بر روی موتور سرعت آن را تا حد مورد نیاز کاهش داده و به حدود 500 دور در دقیقه رسانیده است. با محاسبه توان مورد نیاز برای حرکت صندلی با سرعت m/s3 و وزن Kg150 خواهیم دید که توان یک موتور به این منظور کافی نبوده و ناچاریم که از دو موتور استفاده کنیم که علاوه بر داشتن توان کافی، مزایای دیگری نیز خواهد داشت. موتور یک مبدل انرژی الکتریکی به مکانیکی است ؛ بنابراین باید منبع انرژی الکتریکی همراه موتور باشد. با این توضیح مشخص است که باید از باتری به این عنوان استفاده کنیم. در این فصل، باتریهای قابل شارژ مجدد مانند نیکل- کادمیوم و سرب- اسید بررسی کنیم. در این فصل باتریهای قابل شارژ مجدد آنها و همچنین محافظتهای مورد نیاز، توضیح داده شده است. قسمت بعدی مدار تحریک است که با کنترل کاربر، انرژی را از باتری گرفته و به موتور منقل می کند. از آنجا که موتور از نوع DC بود و منبع تغذیه نیز DC است. بنابراین مدار تحریک از نوع DC/DCخواهد بود.مبدلDC/DC اصطلاحاً برشگرنامیده می شود. برشگرها با قطع و وصل ولتاژ DC ثابت بر روی بار، متوسط ولتاژ دو سر بار را تغییر می دهند که این عمل باید توسط یک عنصر قدرت انجام گیرد. به این منظور المانهای مختلف بررسی شدند و در نهایت از ماسف قدرت استفاده کردیم. در ادامه انواع مختلف برشگرها بررسی شده و نوع مناسب انتخاب گردیده است. خاصیت مهمی که بعضی از انواع برشگرها دارند این است که وقتی بار ‌آنها موتور DC است هنگام کاهش سرعت و یا توقف کامل می تواند انرژی جنبی ذخیره شده موتور را به منبع DC بازگردانند. به این خاصیت بازیابی انرژی گفته می شود.این عمل باعث افزایش راندمان، مجموعه می گردد. با بررسی این موضوع خواهیم دید که به دلایل مختلف، میزان انرژی تحویل شده به منبع در مقابل پیچیدگی مدار، ناچیز است. بنابراین از انجام این کار صرف نظر خواهد شد. با در نظر گرفتن این فرض که کاربر فردی نیمه فلج و یا کاملاً مفلوج است، برای هدایت صندلی از جوی استیکاستفاده کردیم. جوی استیک ازدو مقاومت متغیر تشکیل شده است که مقدار مقاومت یکی از آنها با حرکت جوی استیک در راستای جلو و عقب، از صفر تا حداکثر تغییر می کند و مقاومت دیگر همین عمل را در جهت چپ و راست انجام می دهد. در فص چهارم در مورد تعریف چگونگی حرکت صندلی چرخدار با توجه به حرکت جوی استیک، توضیحاتی آورده شده است.

فصل چهارم در مورد کنترل صندلی چرخدار الکتریکی می باشد. در ابتدا پروتکل حرکت صندلی بر اساس حرکت جوی استیک بیان شده و سپس روابطی که با استفاده از آن می توان سرعت خطی و سرعت زاویه ای صندلی را بر حسب دور موتورها بدست آورد، معرفی شده اند. در ادامه دینامیک ثابت صندلی چرخدار الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است و حداکثر سرعت خطی صندلی چرخدار برای آنکه پایداری آن حول محور x (راستای حرکت) حفظ شود، بدست آمده است. این بررسی در حالت کلی است و با استفاده از ماتریسهای دوران، شیب مسیر در جهت های مختلف را در نظر می گیرد. در ادامه این فصل، با کوچک فرض کردن تغییرات، یک مدل خطی از سیستم صندلی چرخدار الکتریکی با در نظر گرفتن هدایت انسان، ارائه می کنیم. در این سیستم خطی، ورودی، مسیر دلخواه شخص و خروجی، نوسانات مجموعه حول محور x (راستای حرکت) می باشد. همانطور که خواهیم دید این سیستم پیچیدگی زیادی خواهد داشت؛ بنابراین در صندلیهای پیشرفته جدید، کنترل کننده های وفقیکه با استفاده از شبکه های عصلی و منطق فازی طراحی می شوند، کاربرد فراوان دارند. در پایان فصل در مورد سازگاری الکترومغناطیسی و استانداردهای مربوط به صندلی چرخدار الکتریکی در این زمینه، توضیحاتی آورده شده است.

 مدار برشگر شامل مولد سیگنال PWM و اعمال ‌آن به ماسفتها می باشد. انتخاب فرکانس برشگری بسیار مهم است چرا که پایین بودن فرکانس، باعث افزایش تلفات در موتور می شود. با استخراج پارامترهای موتور توسط آزمایشهای مختلف و سپس مدل کردن موتور توسط Pspice فرکانس برشگری با دقت مناسب، 25 Hz انتخاب شده است. ماسفت اگرچه در حالت پایدار جریانی از گیت نمی کشد، ولی در هنگام روشن و خاموش شدن سریع، جریان قابل ملاحظه ای باید به گیت تزریق و یا از آن کشیده شود. نحوه طراحی مداری برای تأمین این جریانهای لحظه ای، توضیح داده شده است. مجموعه مدار تحریک را می توان به صورت آنالوگ یا دیجیتال و یا ترکیبی از آنالوگ و دیجیتال پیاده سازی نمود. در قسمت برشگر PWM به علت بالا بودن فرکانس برشگری و در مقابل پایین بودن سرعت میکروکنترلرهای معمولی استفاده از مدار آنالوگ مناسب تر است؛ ولی تشخصی فرمان جوی استیک و تصمیم درمورد سرعت و جهت حرکت هر یک از موتورها را می توان توسط مدارهای آنالوگ و یا دیجیتال طراحی نمود که هر یک از این دو مدار مزایا و معایبی دارند که توضیج دادهخواهند شد. برای تولید سیگنال PWM از تراشهTL 949 استفاده شده است. این تراشه در ساخت منابع تغذیه سوئیچنگ کاربرد فراوان دارد. فرکانس سیگنال PWM با یک خازن یک مقاومت تعیین شده و سیکل وظیفهبا یک سطح DC تعیین می شود. در مدار دیجیتال میکروکنترولر 8951 که از خانواده 8031 استاستفاده کردیم. مزیت 8951 در این است که دارای EEPROM داخلی است و نوشتن و پاک کردن برنامه به سادگی مکان پذیر است و نیازی به اشعه ماورای بنفش دارد.

فهرست مطالب:

عنوان

فصل اول- مقدمه

فصل دوم- بررسی صندلی چرخدار

مقدمه

1-2- اجزاء صندلی چرخدار

1-1-2- سیستم رانش

3-1-2- چرخها

4-1-2- اسکلت بندی

2-2- انواع صندلی چرخدار

3-2- ابعاد استاندارد صندلی چرخدار

4-2-پارامترهای مهم در انتخاب صندلی چرخدار

5-2-نکات مهم در انتخاب صندلی چرخدار

6-2-مشخصات صندلی چرخدار الکتریکی

1-6-2-روشهای هدایت صندلی چرخدار الکتریکی

2-6-2-روشهای هدایت صندلی چرخدار الکتریکی

7-2-موارد استفاده از صندلی چرخدار

8-2-موارد عدم استفاده از صندلی چرخدار

خلاصه

فصل سوم- انتخاب ادوات مورد نیاز

مقدمه

1-3-صندلی چرخدار

2-3- موتور الکتریکی

1-2-3-باتریک نیکل- کادمیوم

2-3-3- باتری سرب- اسید

4-3- مدار کنترل سرعت

5-3- انتخاب المال سوئیچ

6-3- انتخاب وسیله هدایت

خلاصه

فصل چهارم- طراحی کنترل کننده

مقدمه

1-4- پروتکل هدایت صندلی بر اساس حرکت صندلی چرخدار

2-4- رابطه بین سرعت خط

3-4- بررسی دینامیک ثابت صندلی چرخدار

4-4- بررسی کنترل حلقه بسته

4-5- روشهای کنترل صندلی چرخدار الکتریکی

1-5-4- کنترل کننده های قابل تنظیم

2-5-4- کنترل با سنسورها یا همکار

3-5-4- کنترل تحمل پذیر خطا

6-4- سازگاری الکترومغناطیسی

فصل پنچم

مقدمه

روشهای ساخت مدار

1-5-پیاده سازی به روش آنالوگ

1-1-5- کنترل کننده PWM

2-1-5- محاسبه جریان گیت ماسفت

3-1-5- انتخاب فرکانس برشگری

4-1-5- استخراج پارامترهای موتور ANCN7152

5-1-5- ساختن ولتاژ منفی از ولتاژ مثبت

2-5- پیاده سازی به روش دیجیتال

1-2-5- روشهای سنجش شارژ باتری

2-2-5- ساخت منبع تغذیه منفی

خلاصه

فصل ششم- نتایج آزمایشات

فصل هفتم- نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای ادامه کار

مراجع

ضمیمه (1)- نرم افزار هدایت صندلی چرخدار

ضمیمه (2)- برنامه ثبت و تحلیل داده ها برای تعیین

ضمیمه (3)- گاتالوگ موتور ANCN7152

ضمیمه (4)- گاتالوگهای 8951 و TL494

فهرست شکل ها:

شکل (2-1): نمودار ابعاد اساسی صندلی چرخدار

شکل (1-3): تصاویر تقربی صندلی چرخدار از زوایای مختلف

شکل (2-3): نمای چرخ عقب و متعلقات آن

شکل (3-3) نیروهای وارد شده به محور چرخ

شکل (4-3): نیروهای وارد شده به صندلی چرخدار در سطح شیبدار

شکل (5-3): برشگر کاهنده با بار اهمی

شکل (6-3): تقسیم بندی برشگرها

شکل (7-3): برشگر کلاس B

شکل (8-3): برشگر کلاس C

شکل (9-3): برشگر کلاس D

شکل (10-3): برشگر کلاس E

شکل (11-3): کنترل دو جهته دور موتور DC با رله SPDT

شکل (12-3): نمای مداری GTO

شکل (13-3): نمای مداری ماسفت کانال N

شکل (14-3): نمای مداری IGBT

شکل (1-4): چرخهای صندلی عقب صندلی چرخدار

شکل (2-4): نیروهای وارد شده به مرکز جرم

شکل (3-4): دستگاه مختصات صندلی چرخدار

شکل (4-4): دیاگرام بلوکی سیستم صندلی چرخدار الکتریکی با کنترل انسان

شکل (5-4): سینماتیک صندلی چرخدار

شکل (6-4): دیاگرام بلوکی دیاگرام بلوکی کامل شده شکل (4-4)

شکل (1-5): جمع کننده و تفریق کننده آنالوگ

شکل (2-5): پیاده سازی تابع قدر مطلق با پل دیودی

شکل (3-5): یکسوساز نیم موج ایده آل

شکل (4-5): یکسوساز تمام موج ایده آل

شکل (5-5): نحوه تضعیف سیگنال خروجی جمع کننده

شکل (6-5): نحوه تضعیف سیگنال خروجی تفریق کننده

شکل (7-5): نحوه بافر کردن خروجی جوی استیک

شکل (8-5): تراشه TL494

شکل (9-5): جریانهای کشیده شده توسط گیت هنگام روشن شدن

شکل (10-5): روشن شدن ماسفت با مقاومت

شکل (11-5): روشن شدن ماسفت با مقاومت ترانزیستور

شکل (12-5): مدار تحریک ماسفت

شکل (13-5): ولتاژ و جریان سوئیچ در حال روشن شدن

شکل (14-5): روشن پاسخ پله برای استخراج

شکل (15-5): اعمال ولتاژ پله به موتور

شکل (16-5): پاسخ پله به موتور

شکل (17-5): مدار معادل الکتریکی برایموتور DC

شکل (18-5): پاسخ فرکانس جریان آرمیچر و سرعت موتور

شکل (19-5): تنظیم دوره کار توسط TL494

شکل (20-5): ساخت منبع تغذیه منفی

شکل (21-5): شکل موجهای رگولاتور باک- بوست

شکل‌ (22-5): تنظیم فرکانس و دوره کار توسط IC 555

شکل (23-5): نمای شماتیک مدار دیجیتال

شکل (24-5): نمودار گردشی برنامه نرم افزاری

شکل (25-5): تبدیل ولتاژ به جریان

شکل (26-5):ساخت منبع تغذیه منفی در مدار دیجیتال

فهرست جداول:

جدول (1-2): ابعاد استاندارد صندلی چرخدار

جدول (3-1): مقایسه خواص المانهای قدرت

منابع و مأخذ:

[1] Rory A. Cooper , “Stability of a wheelchair Controlled by a Human Pilot” , IEEE Trasactions on Rehabiliation Engineering, Vol. 1, No. 4, December 1993, pp. 195-205

[2] Rory A. Cooper, “Intelligent Control of Power Wheecharis” , IEEE Engineering In Medicine and Biology, Jul /August 1995, pp. 423- 431

[3] Bimal K. Bose, “Power Electronics- A Tecnology Review”, Proceedings of the IEEE, Vol. 80, No. 8, August 1992, pp. 1303- 1334

[4] Muhammad H. Rashid, power Electronics, Circuits, Devices and Applications. En glewood Cliffs, NJ: Printice Hall, 1993

[5] E. W. Ott, Noise Reduction Techniques In Electronic systems, New York: Wiley, 1976

[6] Abrahim I. Pressman, Switching Power Supply Design, Mc Graw – Hill Inc. , 1992

 [7] James H. Aylor, Alfred Thieme and Barry W. Johnson, “A Battery State of Charge Indicator For electric Wheelchairs”, IEEE Transactions on Industria Electronics, Vol. 39. 5, October 1992

[8] C.C.Chan, “An Overview Of Electric Vehicle Technology” , Procedings of the IEEE, Vol. 81, No. 9, September 1993, pp. 1236- 1247

 [9] Daniel A. Genneau, Electric Vehicles, New York, N. Y. : Glenco, 1984

 [10] Austin Hughes, Electric Motors And Drives , Oxforx, Boston : newves, 1993

[11] مهرداد عابدی، محمد تقی نبوی، ماشینهای الکتریکی؛ تحلیل، بهره برداری و کنترل ، چاپ اول 1372 صفحه 219-212

[12] محمد حیرانی اصفهانی، کنترل میکروپروسسوری دورموتور DC به منظور کاربرد در سیستمهای حمل و نقل، پایان نامه کارشناسی ارشد، داشنکده برق، داشنگاه صنعتی شریف، 1370

[13] فریدون اکبری، بررسی اثرات رانش ویلچر بر مفصل شانه، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، شهریور 1370

[14] علی رضا کشاورز، بررسی عوامل موثر بر رانش ویلچر، پایان نامه کارشناسی ارشد، داشنگاه تربیت مدرس، 1370

[15] بهنام رضایی، مروری بر تکنولوژی باتریها، سمینار کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، 1373