زمينه فني اختراع حاضر مربوط به مهندسي مكانيك و حوزه تخصصي مكانيك شكست مي ‏باشد. براي انجام مطالعات آزمايشگاهي رفتار شكست مواد مختلف و اندازه ‏گيري پارامترهاي مربوطه تحت يك بارگذاري خاص، نياز به بكارگيري فيكسچر بارگذاري و نمونه آزمون مناسب وجود دارد. تاكنون چندين پيكره ‏بندي بارگذاري مختلف براي بررسي شكست تحت بارگذاري تركيبي كششي-برشي خارج از صفحه (مود I+III) به كار گرفته شده كه هر يك از آنها داراي محدوديت‏هايي هستند. در اين اختراع فيكسچري براي انجام آزمون‏هاي شكست در شرايط بارگذاري مركب I+III طراحي شده كه قادر به اعمال تركيب‏هاي مختلف بارگذاري شامل مود I خالص، مود III خالص و سه مود تركيبي I+III با توزيع نسبتاً يكنواخت بين اين دو مود مي ‏باشد. اين فيكسچر بدون نياز به بارگذاري همزمان در دو راستا و توسط دستگاه‏هاي متداول كشش تك محوره قابل استفاده است. فيكسچر اختراع شده، براي تعيين ضرايب شدت تنش بحراني به عنوان معياري از مقاومت شكست مواد، و راستاي رشد ترك در مود بارگذاري I+III كاربرد دارد. به علاوه، از طريق بررسي سطوح شكست نمونه ‏هاي شكسته شده توسط آن مي ‏توان به مطالعه و تحليل مكانيزم‏هاي مؤثر در نحوه شكست مواد نيز پرداخت.

جديدترين طرح هواپيماي تجاري براي كاهش وزن، داشتن بيش از % 50 از قطعات ساختاري اوليه ساخته‌شده با الياف كربن/ اپوكسي و يا كامپوزيت تركيبي هر دو الياف كربن و شيشه را پيشنهاد مي‌كند. استفاده از وزن سبك و استحكام بالا در كامپوزيت‌هاي پيشرفته، به منظور دستيابي به كاهش مصرف سوخت، كاهش خطر سقوط و بهبود اهداف راحتي مسافران در آينده‌ي طراحي اين هواپيماهاي تجاري ضروري است. زمينه فني اين اختراع مربوط به علم مهندسي مكانيك، مهندسي مواد و شيمي است. در اين اختراع روشي براي ساخت كامپوزيت‌هاي چند مقياسه حاوي دو نانوذره‌ي نانولوله‌ي كربني و نانوسيليكا به صورت تركيبي، الياف كربن و رزين پليمري ارائه شده است. همچنين درصد بهينه‌ي اضافه نمودن دو نانوذره براي بهترين افزايش خواص كششي ارائه گرديده است. روش ساخت سازه‌ي كامپوزيتي، روش VARTM بوده است كه امكان اضافه نمودن نانوذرات ساينده بدون خرابي تجهيزات نسبت به روش RTM را ايجاد مي‌كند. با اضافه نمودن دو نانوذره به صورت تركيبي مي‌توان از خواص اضافه نمودن نانوذرات به صورت همزمان استفاده نمود، بطوري كه با درصد وزني مشابه (مجموع دو نانوذره) نسبت به حالت تكي افزودن نانوذره، خواص كششي، افزايش بيشتري دارد. با بررسي تصاوير SEM مشخص است كه با اضافه نمودن نانوذرات به صورت تكي با درصد‌هاي وزني بالاتر، كلوخيدگي ذرات نانو در رزين به وجود مي‌آيد كه با اضافه نمودن دو نانوذره به صورت تركيبي و با درصدهاي وزني متوسط، مي‌توان اين مشكل را برطرف نمود.

اين اختراع شامل توليد نانوذرات كروي هيدروكسي آپاتيت از استخوان گاو مي‌باشد كه حاصل تلفيق سه زمينه فني شامل علوم مكانيك، شيمي و مواد مي‌باشد. پودر مذكور در گستره بيومواد پزشكي، دندانپزشكي و ارتوپدي قرار داشته و از جمله كاربردهاي آن مي‌توان به مواد ترميم كننده و پر كننده استخواني و دنداني، مهندسي بافت استخوان، پوشش ايمپلنت و پروتز، رهايش دارو و سيمان استخواني اشاره نمود. هيدروكسي آپاتيت با فرمول شيميايي Ca10(PO4)6(OH)2 از مهم‌ترين بيومواد مورد استفاده در پزشكي است كه در سال‌هاي اخير تحقيقات زيادي را به خود اختصاص داده است. هيدروكسي آپاتيت استخوان دوست است، جذب نمي‌شود و تحليل نمي‌رود، استخوان‌سازي را تحريك مي‌كند و باعث مي‌شود كه استخوان به درون تخلخل‌هاي موجود رشد كند. در نتيجه با توجه به خاصيت زيست سازگاري و زيست فعالي اين دسته از بيو‌مواد، اين ماده بهترين جانشين براي بافت‌هاي سخت بدن مي‌باشد. از سوي ديگر، نانوذرات هيدركسي آپاتيت با ويژگي‌هاي مشابه به استخوان بدن يك ماده مناسب براي كاربردهاي پزشكي و كلينيكي مي‌باشد. علت اينكه كاشتني‌هاي ساخته‌ شده با مواد متداول اغلب در نهايت از بدن پس زده مي‌شوند، اندازه بزرگ دانه‌ها و همچنين آلودگي‌هاي سطوح مولكولي و ناخالصي‌ها است. با بهره‌گيري از نانوذرات هيدروكسي آپاتيت درصد خلوص مولكولي افزايش و با ازدياد نسبت سطح به حجم، ويژگي‌هاي مكانيكي و زيست سازگاري نيز بهبود مي‌يابد. از اين رو، از مهمترين پارامترهاي توليد هيدروكسي آپاتيت، درصد خلوص بالا، ساختار نانو و مورفولوژي منظم آن مي‌باشد. در اين اختراع، نانوذرات هيدروكسي آپاتيت از استخوان گاو (به عنوان يك ماده خام و طبيعي) با درصد خلوص بالا و ذرات نانو با مورفولوژي كروي توليد گرديده است كه از مزاياي توليد نانو هيدروكسي آپاتيت بدين روش نسبت به ساير روش‌هاي مرسوم مي‌توان به هزينه كمتر، دسترسي آسان و نامحدود، فرآيند ساده، تكرارپذيري، زيست سازگاري مناسب و نتايج مطلوب از لحاظ ساختار و خواص اشاره كرد. شايان به ذكر است كه اكثر ادوات و وسايل لازم براي توليد پودر حاصل در داخل كشور موجود مي‌باشد.

مهار رشد ترك با استفاده از سوراخ‌هاي متوقف‌كننده به علت كم هزينه بودن و در دسترس بودن آن، در صنايع هوايي، صنايع خطوط ريلي و صنايع كشتي‌سازي بسيار پر استفاده بوده است. در اين اختراع، روش سوراخ متوقف كننده دوگانه به عنوان روشي بهبود يافته در افزايش كارايي سوراخ متوقف كننده پيشنهاد مي‌شود و روش مذكور سبب مي‌شود عمر سازه ترك‌دار با افزايش بيشتري روبرو شود. در روش مذكور، با ايجاد دو سوراخ با فاصله مراكز يكسان و معين از نوك ترك، تمركز تنش موجود در لبه سوراخ به دو قسمت تقسيم شده و سطح تنش در لبه سوراخ كاهش مي‌يابد. فاصله مراكز سوراخ‌ها تا امتداد ترك برابر با 8/0 اندازه شعاع سوراخ، مقداري مطلوب و بهينه براي ايجاد سوراخ متوقف كننده دوگانه مي‌باشد.