دانلود فرمت word : سمینار ارشد مهندسی مکانیک طراحی کاربردی: بررسی ارتعاشات اجباری تیر FGM تحت بار هارمونیک حرارتی

با عنوان : مطالعه ارتعاشات اجباری تیر FGM تحت بار هارمونیک حرارتی

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:

مطالعه ارتعاشات اجباری تیر FGM تحت بار هارمونیک حرارتی

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 پروژه با بهره گیری از تئوری تیر اویلر برنولی و به صورت تحلیلی ارتعاشات اجباری تیر FGM با شرایط مرزی تکیه گاه ساده مطالعه شده می باشد. همچنین نحوه تغییر دما در راستای محور x به صورت سینوسی و در راستای محور z با بهره گیری از حل معادله انتقال حرارت به دست آمده می باشد و تغییرات دما نسبت به زمان به صورت هارمونیک و نمایی فرض شده می باشد. دامنه ارتعاش در فرکانس های مختلف و در حالت های متفاوت FGM از لحاظ قانون تغییرات کسر حجمی مطالعه گردید. توزیع تنش در طول تیر در ضخامت معینی و توزیع تنش در وسط تیر در طول ضخامت رسم گردیده می باشد. نمودار توزیع تنش در طول و ضخامت تیر برای فرکانس های مختلف نیز رسم گردید.

مقدمه

تغییرات دما در تیر باعث ایجاد تنش حرارتی می گردد و در نتیجه جابجایی محوری و عمودی در نقاط مختلف تیر ایجاد می گردد تغییرات منظم و سیکلی در این گرادیان دما باعث می گردد که در جابجایی ها نیز تغییرات منظم و سیکلی به وجود آید که گفته می گردد تیر به ارتعاش واداشته شده می باشد در اقدام نیز در بسیاری از مواقع بارهای حرارتی در تیرها حالت هارمونیک دارند این تغییرات در دما و نتایج حاصل از آن را Thermally induced vibration گویند.

اولین بار تحلیل ارتعاشات اجباری حرارتی در یک تیر با مقطع مستطیلی و با تکیه گاه ساده تحت دمای متغیر که دارای منبع انرژی داخلی بود توسط Boley مطالعه گردید. Yu مشابه تیر ارتعاشات حرارتی در بمب های هواپیما را مطالعه نمود و برای میرا کردن آنها از دمپرهای ویسکو الاستیک و ویسکوسیال بهره گیری نمود در مورد مسائل مشابه هم کارهایی انجام شده می باشد به عنوان مثال: ترموالاستیک در ورق نازک: Massalas، تحلیل غیرخطی انتقال حرارت در ورق های لایه ای: Tenneti و رفتار دینامیک تیر لایه ای با منبع حرارتی متحرک: AL-Huniti میرایی ترموالاستیک در تیر و ورق های مرتعش توسط Lee مطالعه گردید ضمنان روی ثابت زمانی و اشکال مختلف آن با بهره گیری از تئوری ترموالاستیسیته توسط Load and Shulman کار شده می باشد.

پس از آنها از روش های متفاوتی مسئله تیر ترموالاستیک مجددا مطالعه گردید: روش واکاوی مودال: Lee، روش انتگرال Massalas، روش المان محدود: اسلامی و واحدی از دو دیدگاه نیز اخیرا به این مسئله پرداخته شده می باشد.

روش تابع گرین: این روش آغاز توسط Kukla- Kidawa بهره گیری گردید سپس آنها مجددا با بهره گیری از تابع گرین ارتعاشات اجباری تیر با منبع حرارتی متحرک و بحث دمپینگ داخلی و مقایسه تفاوت مواد در مقوله دمپینگ داخلی و خارجی را مورد مطالعه قرار دادند و نشان دادند که دمپینگ داخلی در هنگام تشدید در کاهش دامنه ارتعاش بسیار موثر می باشد و این عامل با در نظر داشتن مواد تیر اثرات کمتر یا بیشتری از خود نشان می دهد.

روش SEM: این روش که Spectral Element نام دارد در حل مسئله تیر و جابجایی آن در شرایط بار حراتی توسط Kown – Lee بهره گیری گردید روش SEM بسیار نزدیک به FEM می باشد با دو تفاوت زیر:

1- در روش SEM از ماتریس Spectral (طیفی) المان بهره گیری می گردد (ماتریس منحنی دینامیکی صحیح) و برای فرمول نویسی فرکانسی از دینامیک (فرکانس وابسته) حل دقیق Shape Function برای اعمال معادلات بهره گیری می گردد.

2- الگوریتم FFT اختصاصا در بازسازی زمان پاسخ در حل پاسخ فرکانسی بهره گیری می گردد و نیازی نیست که فرض های خاصی در SEM بهره گیری گردد.

در مقاله مورد تصریح روش SEM برای محاسبه جابجایی محوری تیر ترموالاستیک در حالی که دما روی سطح آن متغیر می باشد مطالعه شده می باشد و نشان داده شده می باشد که روش SEM هنگام حرکت منبع حرارتی با سرعت 0 تا 12m/s بسیار به حل المان محدود در یک تیر با 100 المان نزدیک می باشد و به وضوح از حالت تیر با 20 المان دقیق تر می باشد.

ورق ها و تیرهای کامپوزیتی لایه ای به خوبی در مواردی که به استحکام چقرمگی زیادی نیاز می باشد کارایی خود را نشان می دهد اما وجود تنش های داخلی ناشی از ناپیوستگی در خواص مواد در میان لایه ها مشکل ساز می باشد ضمنا کامپوزیت ها معمولا در دماهای بسیار بالا با مشکل مواجه هستند.

مسئله گرادیان دمای شدید در مقوله نیروگاه های اتمی و هواپیماهای مافوق صوت هست Steinberg تغییرات دما روی سطح یک ورق در هواپیمایی که با سرعت 8mach و در ارتفاع 29km از سطح زمین پرواز می کند را مطالعه نمود او دریافت که دمای سطح داخلی صفحه 2066k و دمای سطح خارجی آن 1033k می باشد در طراحی این مباحث Calister یک کامپوزیت چند لایه را که لایه های داخلی استحکام کمتری داشتند طراحی نمود اما در هنگام سقوط شاتل کلمبیا گزارش گردید که شکست در عایق های حرارتی در سطح شاتل باعث ایجاد حادثه و سقوط آن شده می باشد. این مسئله افزایش توجه دانشمندان به تنش های حرارتی برای جلوگیری از تکرار این فجایع را موجب گردید.

برای حل این مشکل می توان از موادی تحت عنوان Functionally graded material بهره گیری نمود.

FGM ها موادی هستند که در یک، دو یا سه راستا، کسر حجمی یک ماده نسبت به کل مواد موجود تغییر کرده و تابع مکان می باشد. این تغییرات بر مبنای یک منحی کاملا هموار و به دور از ناپیوستگی صورت می پذیرد و عموما این تغییرات کسر حجمی در راستای ضخامت اتفاق می افتد هرچند که به تازگی تحلیل روی FGM های دو بعدی نیز گسترش یافته می باشد.

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

Batra-vel حل دقیق سه بعدی برای ارتعاشات مکانیکی و تنش های حرارتی پایدار برای ورق FGM تحت تکیه گاه ساده را به دست آورند و در همان سال برای تنش های حرارتی الاستیک در خمش استوانه ای ورق راه حلی ارائه کردند.

اما معمولا تنش های حرارتی متغیر بیشتر اتفاق می افتد و این مسئله مهمی در طراحی ورق های FGM و تیرها می باشد بسیاری از مطالعات روی ورق ها و تیرهای FGM بر مبنای تئوری ورق ها و پوسته ها صورت گرفته می باشد به عنوان مثال Yang – Shen تحلیل ارتعاشات آزاد و اجباری ورق FGM تحت بار حرارتی بر مبنای تئوری higher order shear deformation را مطالعه کردند و Batra با بهره گیری از روش Asymptotic Expantion مطالعه روی تغییر شکل الاستیک ورق بیضوی FGM تحت بار حرارتی را مطالعه کردند در عین حال کوشش هایی هم برای تحلیل سه بعدی حرارتی متغیر در ورق FGM انجام شده می باشد برای مثال Tanigawa با بهره گیری از تشابه ورق laminate و سری لایه هایی که خواص آنها باهم متفاوت بود کوشش در حل این مسئله داشت. Noda با بهره گیری از تابع گرین این روش را تکمیل نمود.

ضمنا Batra-Jin از روش quasi-static دو بعدی برای مطالعه ترموالاستیک لبه ترک در ورق FGM بهره گیری کردند و متوجه شدند در FGM هرچه از سمت سرامیک به فلز پیش می طریقه شکست چقرمه تر می گردد اگر FGM در دو جهت دارای خواص متغیر باشد می تواند تاثیر بسیار بهتری در مقاومت مواد پیش روی دما داشته باشد پایه این مبحث FGM-2D می باشد، Aboudi پاسخ تئوری ترموالاستیک – پلاستیک را برای مواد FGM دو بعدی پیدا کردند، Cho,Ha میزان شکست در FGM تحت بار حرارتی را مطالعه کردند و متوجه شدند بهترین حالت FGM-2D می باشد. Memat-Alla نشان داد توانایی FGM دو بعدی در کاهش تنش حرارتی و پسماند آن نسبت به FGM عادی بیشتر می باشد.

در نهایت می توان گفت Sankar مسئله تنش های حرارتی استاتیک در تیر اویلربرنولی حل نمود.

برای ساخت مواد FGM روش های متفاوتی هست بعضی از آنها عبارتند از:

1- ریخته گری گریز از مرکز با سرعت بالا: Fokovaia.

2- روش تابش التراویولت: Lambros.

3- جایگزینی الکتروفورتیک: Sankar.

4- اینفایل تریشن دما بالا: Soresh.

5- متالوژی پودر و سنتز پلاسما: Koizomi.

تعداد صفحه : 66

قیمت : شش هزار تومان

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

 

***

—-

پشتیبانی سایت :       

———-          [email protected]