نشریه پژوهشی مهندسی مکانیک ایران (فارسی)
سال:1386 | دوره:9 | شماره:1 (پیاپی 10) |تعداد مقالات:4

در این مقاله به تحلیل ارتعاشات ورق مستطیل شکل ساخته شده از مواد تابعی که از بالا و پایین با تکه های پیزوالکتریک به صورت محرک و حسگر محدود شده، پرداخته شده است. ابتدا مطابق با تئوری کلاسیک صفحات، روابط کرنش- تغییر مکان استخراج شده و سپس با استفاده از معادله جابجایی الکتریکی، معادله حرکت استخراج می شود و با استفاده از روش ناویر، معادله حرکت حل شده و فرکانس ارتعاشی ورق مرکب سه لایه برای شرایط تکیه گاهی ساده محاسبه می گردد. صحت نتایج با برداشتن لایه های پیزوالکتریک و تبدیل ورق تابعی به ورق ایزوتروپیک مقایسه می گردد. در ادامه نمودارهایی به منظور مقایسه و نتیجه گیری رسم گردیده و اثر محرک و حسگر، در محدود کردن دامنه ارتعاش مورد بررسی قرار می گیرد.

پژوهش حاضر در ارتباط با تحلیل کمانش حرارتی ورقهای مستطیلی کامپوزیتی چندلایه تحت افزایش تدریجی و یکنواخت دما است. روابط کرنش- تغییر مکان غیرخطی فن کارمن و تئوری layerwise برای بدست آوردن فرمولاسیون حاکم بکار رفته اند. معادلات دیفرانسیلی غیرخطی حاکم بر خلاف مراجع دیگر خطی سازی نشده اند. در نتیجه، برخلاف مراجع دیگر، مساله به شیوه نیمه تحلیلی، به یک مساله مقادیر ویژه تبدیل نگشته است. معادلات نهایی با استفاده از المان محدود و با الگوریتمی ویژه و اصلاح معیار Budiansky برای یافتن بار پایداری، حل گردیده اند. روشهای افزایش تدریجی دما و تکرار، برای تخمین دمای کمانش بحرانی مورد استفاده قرار گرفته اند. سرانجام، نتایج بدست آمده از تئوریهای تغییر شکل برشی مرتبه بالا و تئوری لایه ای با الگوریتم حل متداول، مقایسه گشته و اثر تغییر پارامترهای گوناگون ورق کامپوزیتی بر میزان بار کمانش حرارتی، بررسی گشته است.

در این مقاله کمانش استاتیکی پوسته های استوانه ای پیزوالکتریک دارای تغییر شکل شعاعی اولیه، بررسی شده است. به منظور وارد کردن اثرات برشی خصوصا در پوسته های نسبتا جدار ضخیم از یک تئوری مرتبه بالا استفاده شده است. لذا فرمولبندی بدست آمده برای پوسته های جدار ضخیم و جدار نازک معتبر است. بر خلاف کارهای انجام شده، از خطی سازی و استفاده از حل نیمه تحلیلی برای تبدیل مساله به یک مساله مقادیر ویژه، استفاده نشده و بار کمانش با اصلاح معیار Budiansky بدست آمده است. مساله از روش اجزای محدود و با بهره گیری از المان هرمیتی برای جابجایی شعاعی حل شده، لذا هرگونه شرایط مرزی قابل اعمال می باشد. برای اطمینان از درستی روند نتایج، در گام اول حل خمشی بدست آمده از این تئوری با نتایج مراجع معتبر دیگر مقایسه شده است. در نهایت اثر اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی روی سطوح داخلی و خارجی استوانه پیزوالکتریک بر بار بحرانی کمانش بررسی گشته است.

فرآیند انتقال سه مولفه گاز اکسیژن، بخارآب و نیتروژن در (Gas GDL Diffusion Layer) طرف کاتد یک پیل سوختی با غشای پلیمری به دو روش عددی GDQ و تفاضل محدود بررسی شده است. ضمن تحلیل چگونگی تغییرات فشار، سرعت و غلظت هر یک از این مولفه ها و پیش بینی محلهای مستعد برای وقوع پدیده تقطیر، قابلیتهای دو روش حل نیز مورد مقایسه قرار گرفته است. مدل مطالعه شده، یک مدل همدما می باشد که در آن معادلات حاکم در GDL طرف کاتد در حالت یک بعدی توسط روشهای تفاضل محدود صریح و روش GDQ حل شده اند. در روش GDQ، استقلال از grid با تعداد گره های کمتری قابل حصول بوده و در عین حال زمان محاسبات نیز به نحو چشمگیری کاهش می یابد. به عنوان مثال، زمان محاسبه برای یک مساله توسط روش تفاضل محدود 57 ثانیه بوده، در حالیکه زمان محاسبات توسط روش GDQ برای همان مساله 0.21 ثانیه می باشد. اختلاف در زمان محاسبه با افزایش تعداد گره ها به شدت افزایش می یابد. روش GDQ قابلیت تعمیم به مسایل دو یا سه بعدی و با شرایط فیزیکی واقعی تر را نیز دارا می باشد.