منبع تحقیق : سمینار ارشد مکانیک طراحی کاربردی: تحلیل ترموالاستیسیته کوپل پوسته استوانه ای FGM تحت شوک حرارت و فشار

با عنوان : تحلیل ترموالاستیسیته کوپل پوسته استوانه ای FGM تحت شوک حرارت و فشار

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی

عنوان:

تحلیل ترموالاستیسیته کوپل پوسته استوانه ای FGM تحت شوک حرارت و فشار

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

ترموالاستیسیته کوپل پوسته استوانه ای FGM تحت شوک حرارت و فشار مورد تحلیل و مطالعه قرار گرفت. معادلات انرژی و ترمو الاستیسیته کوپل به گونه همزمان به صورت یک دستگاه معادلات برای یک پوسته استوانه ای از جنس مواد هدفمند حل گردیدند. پدیده شده شوک محتاج به سرعت انتشار محدود برای اغتشاشات حرارتی می باشد. لذا تئوری ترموالاستیسیته تعمیم یافته برطبق دو مدل Lord-Shulman  و Green-Lindsay در حل لحاظ شده و نتایج مورد مقایسه قرار گرفته اند. تئوری مرتبه دوم صفحات که برای مطالعه کرنش برشی جانبی و چرخش می باشد، در طریقه حل مقصود گردیده می باشد. همچنین ترم های کوپلینگ حرارتی و اینرسی چرخشی در حل مقصود شده اند. روش حل اجزاء محدود برای حل در بعد مکان، و تکنیک تبدیل لاپلاس (حل تحلیلی) و معکوس آن (حل عددی) برای حل در بعد زمان در این پروژه بهره گیری شده می باشد. خصوصیات جنس پوسته در راستای ضخامت به تبعیت از تابع توانی می باشد. این تابع براساس کسر حجمی دو ماده تشکیل دهنده FGM می باشد. تأثیر میدان حرارتی برای دو حالت خطی و غیرخطی در راستای ضخامت پوسته مطالعه شده می باشد. نتایج در حالت ایزوتروپیک با نتایج موجود در مقالات معتبر تطبیق داده شده می باشد.

مقدمه

مواد هدفمد (FGM) کاربرد وسیعی در علم مهندسی مکانیک دارد که مقاومت بالای حرارتی از مهمترین خصوصیت آن می باشد. مواد هدفمند به گونه ای ساخته می شوند که خصوصیات مکانیکی و حرارتی ماده از یک سطح تا سطح دیگر ضخامت جسم، به گونه پیوسته و تدریجی تغییر کند. این تغییرات می تواند به تبعیت از تابع توانی برحسب کسر حجمی دو ماده تشکیل دهنده FGM فرض گردد. به این شکل که کسر حجمی مواد تشکیل دهنده FGM در راستای یکی از ابعاد هندسی تغییر کند. از مواد هدفمند فلز – سرامیک، به دلیل مقاومت حرارت بالای سرامیک و سختی بالای فلز، در شرایط مادی فوق العاده زیاد و یا شرایط شوک شدید حرارتی بهره گیری می گردد. این مواد به دلیل ویژگی های منحصر به فرد قابلیت بهره گیری را در هواپیما و فضاپیما دارند. افزایش کاربرد FGM در صنعت، مطالعه رفتار این ماده را تحت تاثیر نیروهای مکانیکی و حرارتی را در پی داشته می باشد.

برای حل مسائل ترموالاستیسیته در حالت گذرا، آغاز میدان دما را از حل معادله انرژی به دست آورده، و سپس دستگاه معادلات حرکت را با جایگزینی ترم دما از حل معادله انرژی حل می کنند. البته اعتبار این حل بستگی به اندازه ترم کوپلینگ حرارتی موجود در معادله انرژی دارد، به گونه ای که در شرایط عدم وجود شوک، از این ترم صرفنظر می کنند. هرگاه فرکانس اغتشاشات حرارتی اعمال شده به جسم با فرکانس طبیعی آن جسم برابر گردد (شوک حرارتی)، میدان های حرارتی و تنش، از حل دستگاه معادلات متشکل از معادلات حرکت و معادله انرژی به گونه همزمان حاصل خواهد گردید. پیچیدگی دستگاه معادلات حاکم بر جسم راهی غیر از حل عددی باقی نمی گذارد. از آنجایی که مدت زمان وقوع شوک فوق العاده کوچک می باشد، حل عددی در بعد زمان را نیز پیچیده می کند. لذا این پیچیدگی با بهره گیری از تکنیک خاصی در هنگام بی بعدسازی معادلات رفع می گردد.

فصل اول: کلیات مواد هدفمند

1-1- فیزیک مواد هدفمند

طبق تعریف مواد هدفمند یا FGM موادی هستند که برای به وجود آوردن تغییرات تدریجی در مشخصه های اجزاء ریزساختارها یا ترکیبات به کار می طریقه. مهمترین کاربرد FGM بهبود مشخصه های مکانیکی و ترمودینامیکی اجزاء به طرق زیر می باشد:

– اندازه تنش های حرارتی می تواند کمینه گردد، همچنین نواحی بحرانی که بیشینه تنش حرارتی در آن قسمت به وجود می آید، می تواند کنترل گردد.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

– شروع تسلیم پلاستیک و شکست برای یک بارگذاری ترمودینامیکی می تواند با تاخیر اتفاق بیافتد.

– جلوگیری از تمرکز تنش های شدید در محل تقاطع لبه ها و نقاط تکین.

– مقاومت باندهای واسط بین جامدات غیرهمگن مانند فلز و سرامیک با کاهش پیوسته ترکیب یا جهت دار کردن تغییر خواص مکانیکی می تواند افزایش پیدا کند.

– نیروی پیشران برای رشد ترک می تواند با انتخاب مناسب درجه بندی خواص مکانیکی کاهش پیدا کند.

– قرارگیری پوشش سخت روی نمونه فرعی با جنس نرم به وسیله درجه بندی پیوسته خواص مکانیکی و جهت دار کردن تغییر خواص مواد می تواند آسان تر گردد.

– درجه بندی ترکیب در لایه های سطح می تواند میدان های تکین ناشی از بریدگی و فرورفتگی های نوک تیز را از بین برده و مشخصه های تغییر شکل پلاستیک اطراف فرورفتگی ها را تغییر دهد.

2-1- تاریخچه مواد هدفمند

برای اولین بار در سال 1972، Bever و Duwez، ایده ترکیب دو فاز مختلف را با تغییر در نحوه آرایش و ترتیب هرکدام از فازها در هر لایه در جهت بهبود خواص مکانیکی مطرح کردند. ایده آنها عموما مربوط به ضعف مواد مرکب در بسیاری از کاربردها بود که Goetzel در دهه های 1950 و 1960 با تحقیقات گسترده ای که روی مواد مرکب انجام داده بود، آنها را نشان داد. در اواسط دهه 1980 برای اولین بار در کشور ژاپن نام علمی FGm به این مواد داده گردید و عصر جدیدی برای تحقیقات گسترده روی این مواد گشوده گشت. در آن سال در ژاپن یک گروه دولتی پیش بینی کردند که درگیری شدید ژاپن در تحقیقات فضایی و رشد این تحقیقات نشان داده می باشد که پیشرفت ژاپن در این زمینه قویا به تولید مواد جدید وابسته می باشد. سه تن از دانشمندان به نام های Niino، Koizumi و Hirai تحقیقات خود را روی پروژه هواپیمایی فضایی آغاز کردند. تحقیقات این سه تن نشان داد که اجزای سازه های به کار رفته در بدنه هواپیمای فضایی تحت بارهای بسیار شدید قرار می گیرند و پس در ترکیب و درجه بندی ریزساختارهای سازه های بدنه بایستی به دو مورد توجه گردد. اولا، از مواد موجود و در دسترس، اجزای سازه ای تولید گردند که بهترین بهره گیری را در اکثریت اهداف صنعتی داشته باشند. ثانیا، جلوگیری از تمرکز تنش یا کرنشی که ناشی از به وجود آمدن سطوح نوک تیز به دلیل جدا بودن مواد مختلف می باشد. نتیجه این یافته ها موجب گشت که در سال 1987 در کشور ژاپن سازمانی متشکل از دانشمندان تاسیس گردید و بودجه تحقیقاتی بسیار زیادی به آن اختصاص پیدا نمود و کار آن تحقیقات گسترده در ارتباط با FGM بود. این سازمان تحقیقات خود را روی اجزایی که یک وجه آنها سرد شده اند و وجه دیگرشان در محیط بسیار داغ نگهداری می شوند معطوف نمود. کمیته علمی این سازمان مأمور طراحی و ارزیابی سیستم های مرکب Inorganic گشت که نهایتا به سمت فلزات و سرامیک ها هدایت شدند. برای سطح داغ، دما حدود 2000 درجه کلوین در محیطی اکسیدکننده در نظر گرفته گردید و آزمایش ها سرامیک را ماده مناسبی برای سطح داغ نشان داد. سطح سردتر در دمای 1000 درجه کلوین قرار داشت و بدینسان مقاومت و سختی و هدایت حرارتی مواد انتخاب شدند. بین دو سطح داغ و سردتر را با مخلوطی از سرامیک و فلز با درصدهای مشخص پر کردند که این اقدام توسط روش متالوژی پودر انجام گردید.

تعداد صفحه : 110

قیمت : شش هزار تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :       

———-          serderehi@gmail.com