دانلود فایل پژوهش: سمینار ارشد مهندسی مکانیک طراحی کاربردی: کنترل پیزو در ارتعاشات اجباری صفحات FGM ترموالاستیک

با عنوان : کنترل پیزو در ارتعاشات اجباری صفحات FGM ترموالاستیک

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:

کنترل پیزو در ارتعاشات اجباری صفحات FGM ترموالاستیک

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

در این رساله معادلات خطی حاکم بر رفتار صفحات FGM پیزو ترموالاستیک براساس اصل همیلتون و روش المان محدود به دست آورده شده اند. توابع شکل خطی مورد بهره گیری قرار گرفته و تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) در نظر گرفته شده می باشد. صفحه FGM مورد نظر ترکیبی از فلز و سرامیک در نظر گرفته شده می باشد که خواص ساختاری آن مدرج در جهت ضخامت ورق و مطابق با توزیع کسر حجمی قانون توانی می باشد. معادلات دیفرانسیل در حوزه زمانی حاکم برای صفحات FGM به وسیله روش انتگرالی نیومارک حل شده اند. لایه های پیزوالکتریک بر روی سطوح صفحات FGM چسبانده شده اند تا از طریق اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی، دامنه ارتعاشات کاهش یابد. پاسخ های کنترل شده و کنترل نشده مورد مقایسه قرار خواهد گرفت. تاثیر محیط حرارتی و کنترل پیزو این تغییر شکل های حرارتی، با بهره گیری از سازه پیزوالکتریک مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

مقدمه

تحقیقات گسترده با هدف ساخت یک ماده مصنوعی مقاوم در برابر دماهای بالا و شوک های حرارتی جهت بهره گیری در بدنه فضاپیماها و نیروگاه های هسته ای به شناخت FGM منجر گردیده می باشد. پیش بینی می گردد با در نظر داشتن ویژگی های منحصر به فرد این ماده، کاربردهای صنعتی آن در سال های آتی توسعه یابد. مواد FGM از نظر زیر ساختاری ناهمگن بوده به طوری که خواص مکانیکی به گونه ملایم و پیوسته از یک سطح تا سطح دیگر ماده تغییر می کند. نوع رایج این مواد سرامیک – فلز می باشد. در این حالت یک سطح از جسم سرامیک بوده و سطح مقابل فلز می باشد و خواص مکانیکی در ضخامت جسم از سرامیک به فلز در تغییر می باشد.

ضمنا عبارت سیستم سازه هوشمند به انواع وسیعی از مواد فعال و سیستم های سازه ای غیرفعال نسبت داده می گردد. به عنوان مثال، یک سیستم متشکل از یک کامپوزیت (تیر، ورق، پوسته و یا هر شکل بنیادی دیگری) با قطعه های پیزوالکتریک تعبیه شده یا چسبانده شده بر روی سطوح سازه و یا حتی لایه هایی از مواد فعال در یک سیستم چند لایه می باشد.

در توسعه سیستم های سازه های هوشمند، مواد پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر برای کنترل و نظارت خودکار پاسخ های سازه ای بهره گیری شده می باشد. بهره گیری از سیستم های حسگر و عملگر پیزوالکتریک برای کنترل ارتعاشات به صورت یک ابزار مهم و مفید در طراحی سیستم ها و سازه های هوشمند درآمده می باشد. حسگر پیزوالکتریک توانایی پاسخ به ارتعاشات و ایجاد ولتاژ با در نظر داشتن اثر مستقیم پیزوالکتریک را دارد. این ولتاژ پردازش شده توسط یک بهره کنترلی تقویت شده و سپس به عملگر اعمال می گردد. عملگر به نوبه خود با بهره گیری از اثر معکوس پیزوالکتریک نیروی کنترلی ایجاد می نماید و اگر نیروی کنترلی مناسب باشد، ارتعاش سازه به صورت مناسبی کنترل می گردد.

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

در گذشته نه چندان دور، مطالعات بر روی سازه های هوشمند با حسگر و عملگر پیزوالکتریک اکثرا بر روی روش های تحلیلی تکیه داشته اند. این رهیافت ها را فقط می توان بر روی سازه های ساده مانند تیرها و صفحات با تکیه گاه ساده، به کار برده می گردد و برای سازه های پیچیده قابل بهره گیری نبوده می باشد. پس احتیاج به تحلیل المان محدود بیش از پیش جلوه نموده می باشد.

در این رساله کوشش بر شده می باشد که با بهره گیری از تئوری تغییر شکل مرتبه اول (FSDT) به تحلیل کنترل ارتعاشات صفحه FGM مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک در محیط حرارتی پرداخته گردد که معادلات حاکم براساس اصل همیلتون و روش المان محدود به دست آورده می شوند. برای تحلیل در حوزه زمان معادلات حرکت برای صفحات FGM از روش نیومارک بهره گیری می گردد و همچنین جهت کنترل ارتعاشات از یک کنترل تناسبی منفی سرعت در تعامل با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک بهره گیری می گردد.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

مواد FGM، مواد مرکب چند وظیفه ای هستند که به گونه میکروسکوپی غیرهمگن بوده و خواص آنها به گونه پیوسته و آرام از یک سطح (معمولا سرامیک) تا سطح دیگر (معمولا فلز) تغییر می نماید. بدین ترتیب مواد FGM خواص گوناگون جورنشدنی مانند مقاومت پیش روی حرارت، سایش و اکسیداسیون سرامیکی را با چقرمگی، استحکام و قابلیت ماشین کاری فلزات درهم می آمیزند. این در حالیست که این مواد خطر تورق ناشی از عدم تطابق خواص مکانیکی در فصل مشترک مواد مرکب به ویژه در دماهای بالا را نیز مرتفع می سازند. لذا مواد FGM مزیت تاب آوردن در شرایط محیطی با دمای بالا ضمن نگهداشتن یکپارچه ساختاری خودشان را دارا هستند. در آستانه قرن 21، ورود به نسل جدید سیستم سازه ها و مواد هوشمندی که کوپلینگ مگنتو – الکترو – ترمو – مکانیکی، هوشمندی هدفمند، یکپارچگی و کوچک سازی را ترکیب می کنند پیش روست. کنترل، جداسازی و فرونشاندن ارتعاش، قابلیت های حسگری، مانیتورینگ و خوداصلاحی و نیز انجام اقدام اصلاحی شماری چند از بکارگیری تکنولوژیکی این مواد می باشد. مواد پیزوالکتریک، مگنتو استریکتیو، آلیاژهای حافظه دار و سیالات الکترو رئولوژیکال در کناره سازه ها، سازه های هوشمند را خلق می نمایند. مواد پیزوالکتریک این توانایی را دارند که هنگام قرار گرفتن تحت یک کرنش مکانیکی، میدان الکتریکی تولید کنند و اگر پیزوالکتریک تحت میرایی الکتریکی قرار گیرند، در واقع تحت تنش قرار گرفته اند.

2-1- پیشینه پژوهش

در مورد کنترل ارتعاشات سازه هایی که از لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک بهره گیری شده می باشد، تحقیقات بسیاری صورت گرفته می باشد که بعضی از این تحقیقات به توضیح زیر می باشند.

Hwang و Park به ارائه فرمول بندی المان محدود برای کنترل ارتعاشات صفحات چندلایه با حسگر و عملگر پیزوالکتریک پرداختند. با بهره گیری از تئوری کلاسیک صفحات، معادلات حرکت توسط اصل همیلتون را به دست آوردند.

Lam و همکارانش مدل المان محدود را براساس تئوری کلاسیک صفحات برای کنترل فعال ارتعاشات صفحات مرکب که مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک بودند، توسعه دادند.

Liu و همکارانش فرمول بندی المان محدود را برای مدل دینامیکی صفحات مرکب با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک ارائه نمودند و همچنین براساس تئوری کلاسیک صفحات و اصل همیلتون این فرمول بندی صورت گرفته می باشد. برای کنترل فعال ارتعاشات از یک کنترلر منفی سرعت بهره گیری شده می باشد که با اثر مستقیم و معکوس پیزوالکتریک در یک حلقه بسته کوپل می باشد. Moita و همکارانش به مطالعه مدل المان محدود برای کنترل فعال پوسته و صفحه مرکب تحت ارتعاشات اجباری براساس تئوری مرتبه بالا تغییر شکل، پرداخته اند.

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

مطالعه کنترل ارتعاشات صفحات مرکب با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک با فرمول بندی المان محدود براساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل را Heidary و Eslami انجام دادند. ضمنا اثر محیط دمایی بر کنترل ارتعاشات صفحات مرکب نیز گزارش شده می باشد.

حال در مورد مطالعه ارتعاشات صفحات FGM که مجهز به لایه های پیزوالکتریک می باشند نیز اخیرا تحقیقاتی صورت گرتفه که به توضیح بعضی از آنها در زیر پرداخته می گردد.

He و همکارانش فرمول بندی المان محدود براساس تئوری کلاسیک صفحات را برای کنترل ارتعاشات صفحات FGM مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک را ارائه کردند. خواص صفحات FGM به گونه توابع مدرج در راستای ضخامت هستند که با توزیع کسر حجمی قانون توانی، متناسب می باشند. به مطالعه رفتارهای استاتیکی و دینامیکی صفحات مذکور پرداخته شده می باشد. همچنین فرکانس های طبیعی برای شرایط تکیه گاعی مختلف نیز گزارش گردیده می باشد.

Shen و Huang به تحلیل غیرخطی ارتعاشات صفحات FGM با لایه های پیزوالکتریک چسبانده شده به سطح سازه در محیط حرارتی پرداخته اند. از تئوری مرتبه بالای تغییر شکل صفحات بهره گیری شده می باشد. اثر تغییرات دما، ولتاژ کنترلی و تغییرات جزء حجمی مواد تشکیل دهنده FGM، بر روی ارتعاشات غیرخطی اظهار گردیده می باشد.

تعداد صفحه : 117

قیمت : شش هزار تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :       

———-          serderehi@gmail.com