مقدمه:

در سالهای اخیر با توسعه موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، اوربین¬ها و راکتورها و دیگر ماشین ها نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاومتر از لحاظ مکانیکی احساس شده است. در سالهای قبل در صنایع هوافضا از مواد سرامیکی خالص جهت پوشش و روکش قطعات با درجه کارکرد بالا استفاده می¬شد. این مواد عایقهای بسیار خوبی بودند ولی مقاومت زیادی در برابر تنشهای پس¬ماند نداشتند. تنشهای پسماند در این مواد مشکلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترک می¬نمود. بعدها برای رفع این مشکل از مواد کامپوزیت لایه¬ای استفاده شد. تنشهای حرارتی در این مواد نیز موجب پدیده لایه لایه شدن می¬گردید. باتوجه به این مشکلات طرح ماده¬ای مرکب که هم مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا داشته و هم مشکل لایه لایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا کرد. بنابر مشکلاتی که در صنایع مختلف برای مواد تحت تنشهای حرارتی بالا وجود داشت، دانشمندان علم مواد در سال 1984 در منطقه سندایی ژاپن برای اولین بار مواد FGM را به عنوان مواد با تحمل حرارتی بالا پیشنهاد نمودند.
بسیاری از سازه¬ها نظیر قوسها، پل¬ها و لوله¬ها حاوی المانهای منحنی گون هستند، از برتری این اعضاء صلبیت و زیبایی می¬باشد. همچنین یکی از توانایی¬های این نوع المانها در مقایسه با تیرهای مستقیم امکان کاهش تنشهای فشاری یا کششی می¬باشد. این مزایا بسیاری از طراحان را ترغیب به استفاده از تیرهای خمیده نموده است. لیکن تحلیل این نوع المانها معمولا با پیچیدگی مواجه است.
در این پروژه سعی شده است تا با توجه به مزیت های مواد FGM، تیرهای خمیده ساخته شده از این مواد را تحلیل کرده و به رابطه¬های کاربردی در این زمینه دست یافته و برای نیل به این هدف در ابتدا به تحلیل تیرهای خمیده پرداخته و پس از آشنایی و تحلیل این تیرها به تحلیل تیرهای خمیده ساخته شده از مواد تابعی مدرج پرداخته¬ایم.

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………… 1
مقدمه………………………………………………………………. 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول: آشنایی با مواد

مواد FGM در ابتدا در سال 1984 توسط گروهی از دانشمندان در دانشگاه سندایی ژاپن مطرح گردید. (یامانوچی 1990 و کوزومی 1993). از آن پس روی FGM ها تحقیقات وسیعی انجام شد. بدلیل خاصیت تغییر پیوسته مواد در فضایی با مقیاس ماکروسکوپیک، گاهی اوقات استفاده از FGM ها از نظر رفتار مکانیکی نسبت به مواد با ساختار فیبری، ترجیح داده می¬شود، به¬خصوص تحت بارهای حرارتی چون شکاف درونی یا مرزی در آنها وجود ندارد، پیک¬های تنش در ساختارهای FGM زمانی که نیروی خارجی به آنها اعمال می¬گردند میرا می¬شوند و در نتیجه از شکست به دلیل عدم پیوستگی درونی و تمرکز تنش جلوگیری می¬شود. تانیگاوایک بازنگری جامع در مورد رویکردهای مختلف پیشنهادی جهت تحلیل رفتار ترموالاستیک FGMها ارائه داد. ردی (1999) بر مبنای تئوری صفحات تغییر شکل دهنده نیروی برشی مرتبه اول (FST)، خمش محوری متقارن صفحات مسطح و مدور FGM را مورد مطالعه و ارزیابی قرار داد. تئوری asymptotic ترموالاستیک کوپل شده با تغییر شکل صفحات مستطیلی FGM توسط ردی و چنگ (2001) ارائه گردید. چنگ و بارتا (2000) مسائل سه بعدی تغییر شکل ترموالاستیک صفحات بیضوی FGM را با استفاده از تکنیک astmptitoc مورد ارزیابی قرار دادند. Praveen و reddy در سال 1998، رفتار ترموالاستیک غیر خطی صفحات FGM فلزی-سرامیکی را با استفاده از روش اجزا محدود مورد مطالعه قرار دادند. آنها نشان دادند که در غیاب بار حرارتی، پاسخ دینامیکی ورق FGM بین ورق فلزی و سرامیکی قرار می¬گیرد اما هنگامیکه بارگذاری مکانیکی-حرارتی همزمان با هم به ورق اعمال می¬شود تغییر شکل ورق FGM ما بین ورق¬های فلزی و سرامیکی نمی-باشد. Woo و meguid در سال 2001 تحلیل غیرخطی سه بعدی برای صفحات و پوسته¬های نازک FGM تحت نیروهای مکانیکی و حرارتی ترکیبی را ارائه نمودند. در این تحقیق آنها تغییر شکل¬های بزرگ ورق و پوسته¬های FGM را تحت شرایط ذکر شده مورد بررسی قرار دادند. Yang و shen در سال 2003، تغییر شکل بزرگ ورق¬های FGM تحت شرایط مرزی و بارگذاری مختلف را مورد بررسی قرار دادند. Djermane و همکارانش در سال 2007، عملکرد المان تغییر شکل یافته پوسته 9 گرهی با 6 درجه آزادی در هر گره، را در تحلیل خطی و غیر خطی دینامیکی پوسته¬های نازک مورد بررسی قرار دادند. Pradyumna و همکارانش در سال 2010، پانل¬های پوسته¬ای FGM را با استفاده از تئوری فون کارمن و به روش اجزا محدود مورد بررسی قرار دادند.

توزیع آهن و تنگستن در اثر حرارت

توزیع آهن و تنگستن در اثر حرارت

(1-1تاریخچه مواد FGM ا………………………………………..4
1-2) معرفی مواد تابعی مدرج FGM ا………………………….5

فصل دوم: تحلیل تیرهای خمیده.

کمانی از یک رینگ تحت زاویه α و با شرایط تکیه¬گاهی یکسر گیردار و یکسر غلتک تحت بار متمرکز P و مطابق شکل (4) و مشخصات مربوطه آنالیز شده و نتایج حاصله با روش ارائه شده در مرجع [4] مطابق جدول شماره (1) مقایسه شده. مطابق جدول مذکور سازه مورد نظر با تعداد المانهای مختلف در مرجع [4] مدل سازی و آنالیز شده ولی با روش ارائه شده سازه مورد نظر فقط با یک المان مدل شده، هرچه تعداد المانها در مرجع فوق بیشتر شده است نتیجه حاصله به سمت نتایج این روش نزدیکتر شده به طوری که اگر با روش مرجع [4] هشت المان انتخاب شود دو روش نتایج تقریبا یکسانی می¬دهد

سازه مورد نظر با دو المان توسط روش ارائه شده آنالیز گردیده و مطابق اشکال (6) و (7) با سایر روشها مقایسه شده پس از آنالیز نتایج حاصل از تغییر مکان شعاعی زیر بار P با نتایج تغییر مکان قائم زیر بار P مراجع ذیل بررسی شده است. سازه مذکور توسط مراجع [4] و [3] با چهار المان و شانزده المان آنالیز گردیده، با افزایش تعداد المانها دقت نتایج نیز بیشتر می¬شود و همچنین همانطور که مشهود است هرچه تعداد المانها بیشتر شده نتایج حاصل به نتایج از روش مورد مطالعه با انتخاب دو المان نزدیکتر شده است. یکی از دلایل این مطلب بررسی روابط پایه روش مذکور در دستگاه مختصات قطبی است. نتایج مرجع [4] با تعداد المان بالا با نتایج روش ارائه شده برابر است. یکی از دلایل این دقت انتخاب دستگاه منحنی¬الخط برای هر دو روش می¬باشد، ولی با توجه به این مطلب که تابع شکل روش ارائه شده بر اساس انحناء بوده، دقت بالا در آنالیز با تعداد المان کمتر (2 المان) در این روش موثر می¬باشد.

1-2) معادلات انحنا-جابجایی در دستگاه مختصات قطبی…. 14
2-2) انتخاب تابع شکل………………………………………… 17
2-3) استخراج رابطه انحناء برحسب انحناهای گرهی………. 19
2-4) ماتریس انتقال بین انحناهای گرهی و جابجایی¬های گرهی 20
2-5) معادله تعادل المان………………………………………. 21
2-6) مطالعات عددی………………………………………….. 25

فصل سوم: تحلیل تیرهای خمیده

به منظور مطالعه الگوهای ارتعاشی در این نوع سازه¬ها، معادلات حرکت با راه حل¬های سری توانی حل می-شوند. حل دقیق مسئله¬ی مقدار مشخصه (eigenvalve) بوسیله تعمیم طرح اصلی سری توانی توسعه یافته توسط filipich(2003) و همکارانش. Rosales و filipich (2006) برای مسئله¬های ساختاری مربوط به مواد ایزوتروپیک انجام شد. این روش به یک تعریف مجدد بی بعد معادلات دیفرانسیل پیشین نیاز دارد، که نشان می¬دهد، x=Rα/L∈[0,1]∀α∈[0,∆_α ]، که L طول جنبی محور خنثی تیر خمیده، و ∆_α زاویه تیر خمیده است.

طرحواره¬ی یک تیر خمیده

طرحواره¬ی یک تیر خمیده

3-1) فرضیه¬ها و تعاریف…………………………………….. 29
3-2) معادلات سینماتیک،تنش و کرنش…………………….. 30
3-3) نیروی محوری و خمشی لحظه¬ای در محور خنثی…. 31
3-4) ضریب برشی……………………………………………. 32

3-5) معادلات حرکت…………………………………………. 35
3-6) تحلیل عددی و مقایسه ……………………………….36
3-7) مدلسازی تیر FGM در جهت ضخامت…………………… 44
نتیجه گیری………………………………………………………. 53
پیوست ………………………………………………………….1 54
پیوست ………………………………………………………….2 54
منابع و مراجع…………………………………………………….. 56

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جداول

جدول (1)- نتایج بررسی مثال1……………………………………. 25
جدول (2)- خواص مواد فلزی و سرامیکی………………………….. 39
جدول (3)- مقایسه فرکانس¬ مدلهای مختلف و روش¬های عددی 40
جدول (4)- فرکانس انواع مختلف شرایط مرزی با تکیه گاه ساده….. 40

فهرست اشکال

شکل (1)- تصویر شماتیک ریزساختاری یک ماده تابعی مدرج متشکل از سرامیک-فلز 6
شکل (2)- عکس برداری از مقطع یک ماده تابعی مدرج از جنس Al/si توسط میکروسکوپ نوری 6
شکل (3)- تغییر خواص در برش عرضی پوسته یک صدف………………………. 7
شکل (4)- ماده تابعی مدرج با تغییر خواص تدریجی…………………………….. 8
شکل (5)- ماده تابعی مدرج با تغییر خواص پله¬ای……………………………. 8
شکل (6)- توزیع آهن و تنگستن در اثر حرارت………………………………….. 9
شکل (7)- حرارت دادن آهن و فولاد در ماکروویو به اندازه 950 درجه در زمان 3 دقیقه 9
شکل (8)- مولفه جابجائی گره¬ای در ابتدا و انتها…………………………. 14
شکل (9)- مولفه های انحنای گره¬ای و بارهای خارجی المان…………….. 14
شکل (10)- المان تیر خمیده با درنظر گرفتن جهات قراردادی………………….. 15
شکل (11) – نتایج بررسی مثال (2) با α=〖60〗^° ا………………………..27
شکل (12)- طرحواره¬ی یک تیر خمیده………………………………………… 29
شکل 13- طرحی از قوس کم عمق……………………………………………… 40
شکل (14)- تغییرات فرکانس با پارامتر c/a با کمان قید شده در r=R_G ا…….41
شکل (15)- تغییرات فرکانسی با پارامتر c/a با کمان قید شده در r=r_i او…….41
شکل (16)- تفاوت درصدی در دو شکل قبل………………………………………42



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان