استحکام مواد مرکب لایه ای و به خصوص بار بحرانی کمانش آنها بر اثر تورق کاهش قابل ملاحظه ای پیدا می کند. در این نوشتار، تاثیر تورق بر روی بار بحرانی، تحت بار برشی داخل صفحه، بررسی می شود. برای این منظور صفحه مستطیل شکلی از جنس مواد مرکب لایه ای چند سازه ای حاوی یک یا چند تورق در نظر گرفته شده است. تحلیل کمانش با استفاده از تئوری تغییر شکل مرتبه اول میندلین، و به وسیله روش اجزا محدود (حل مساله مقدار ویژه) انجام گرفته است. حل این مساله بدون در نظر گرفتن قیود لازم برای جلوگیری از درهم فرورفتگی لایه های جدا شده، منجر به جواب های غیر قابل قبول از لحاظ فیزیکی می شود، در این نوشتار، راه حل مناسبی برای اعمال قیود مورد نیاز توسط روش تابع جریمه معرفی شده است. نتایج عددی، اثر تعداد، اندازه و عمق تورق، و شرایط مرزی صفحه بر روی بار بحرانی را نشان می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این تحقیق تاثیر پارامترهای مختلف بر روی مدل سازی مدول یانگ صفحه گرافن بررسی شده است. از جمله می توان به ضخامت تک لایه گرافن، نوع بارگذاری و شرایط مرزی صفحه گرافن، در نظر گرفتن تاثیر اتم های غیرمجاور بر یکدیگر، نوع المان برای پیوند کربن-کربن، خواص مکانیکی پیوند کربن-کربن و ابعاد صفحه گرافن اشاره کرد. در این تحقیق مشاهده شد که ضخامت تک لایه گرافن و نوع المان در نظر گرفته شده در نرم افزار اجزای محدود برای پیوند کربن-کربن در مدلسازی مدول یانگ صفحه گرافن موثر می باشند. ضمنا تفاوت در نوع بارگذاری و شرایط مرزی صفحه گرافن تاثیر چندانی روی مدول یانگ صفحه گرافن نمی گذارد و می توان رفتار صفحه گرافن را ایزوتروپیک در نظر گرفت. همچنین در نظر گرفتن تاثیر اتم های غیر مجاور روی یکدیگر باعث افزایش زمان محاسبه و دقت بیشتر در محاسبات می شود. در نظر گرفتن خواص مکانیکی تیرهای نسبت داده شده به پیوندهای کربن-کربن نیز پارامتر مهمی در مدل کردن مدول یانگ صفحه گرافن می باشد. در خصوص ابعاد صفحه گرافن، مشاهده شد که وقتی طول و عرض صفحه گرافن از یک نانومتر کوچکتر شود، تاثیر ابعاد صفحه گرافن بر روی مدول یانگ صفحه گرافن زیاد می شود.

مدل های خرابی متعددی مبتنی بر پیش بینی میزان ظرفیت باربری چندلایه های کامپوزیتی حاوی ترک و شیار، مورد توجه محققین بسیاری در حوزة مکانیک شکست قرار گرفته است. دلیل اهمیت این امر، استفادة بسیار زیاد قطعات کامپوزیتی شیاردار در صنایع هوایی و فضایی در چند دهة اخیر می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا با به کارگیری روشی بدیع و درعین حال ساده، که اخیراً توسط نویسندگان این مقاله پیشنهاد شده است، میزان ظرفیت باربری (ظرفیت باربری آخرین لایه) چندلایه های کامپوزیتی حاوی شیار یو-شکل، با لایه چینی های متفاوت، تحت بارگذاری برش داخل صفحه ای (مود دوخالص) بررسی گردد. معیارهای ترکیبی جدید ارائه شده برای اولین بار در حوزة مکانیک شکست مواد ارتوتروپ ارائه شده است. به همین منظور، با استفاده از مفهوم جدیدی به نام مفهوم مادة ایزوتروپ مجازی و ترکیب آن با دو معیار شناخته شده و پرکاربرد در حوزة مکانیک شکست الاستیک خطی به نامهای معیار حداکثر تنش محیطی و تنش متوسط، نتایج حاصل از آزمایش نمونه های چندلایة کامپوزیتی نیم دیسک خمشی حاوی شیار یو-شکل تحت بارگذاری برش داخل صفحه ای، با پیش بینی های تئوری انجام شده مقایسه می گردند. نتایج بدست آمده حاکی از تطابق بسیار خوب تمامی نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از تئوری های شکست جدید ترکیبی پیشنهاد شده می باشند.

یک مدل ریاضی دو بعدی با دو رویکرد برای تراوش گاز از یک غشای پلیمری صفحه ای تخت جداساز گاز ارایه شده است. در این مدل انتقال در جهت محوری و شعاعی درون غشا مدنظر قرار گرفته است. نتایج مدل برای انتقال گاز دی اکسیدکربن، با داده های آزمایشگاهی غشای آلیاژی تهیه شده از آلیاژکاری کوپلیمر اکریلونیتریل بوتادین استایرن و پلیمر پلی وینیل استات مقایسه شده است. تراوایی گاز در ترکیب درصدهای مختلف پلیمر و اثر فشار بر تراوایی بررسی شد. پیش بینی های مدل از همخوانی خوبی با داده های آزمایشگاهی برخوردار بودند.

در این مقاله، مدلی تحلیلی برای پیش بینی عمر خستگی لوله حفاری پیشنهاد می شود. در این مدل از روش صفحه بحرانی که از دو پارامتر آسیب، یکی بر پایه دامنه کرنش برشی و دیگری بر پایه دامنه کرنش عمودی، استفاده می شود. در هر دو مورد اثر تنش عمودی بر صفحه بحرانی مورد نظر نیز، لحاظ شده است. همچنین در تحلیل ضرایب تمرکز تنش و کاهش استحکام خستگی به حساب آورده شده است. در این مقاله همچنین مدلی تحلیلی برای محاسبه کرنش ها و تنش هایی که لوله حفاری در طی عملیات حفاری تحمل می کند، ارایه شده و سپس مدل تحلیل خستگی پیشنهادی برای پیش بینی عمر لوله های حفاری، بکار برده می شود. دو برنامه کامپیوتری  نیز که اولی جهت محاسبه بار و تنش در طول رشته حفاری و دومی برای محاسبه پیش بینی آسیب خستگی در چندین صفحه در طول رشته لوله حفاری و برای عمق حفاری معین بوده، تدوین و مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج تحلیل نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج پیش بینی های انجام شده توسط مدل ارایه شده و داده های تجربی وجود دارد. همچنین دیده می شود که گشتاور پیچشی و ضریب تمرکز تنش (هم هندسی و هم ضرایبی که مرتبط با عیوب سطحی می شوند) اهمیت زیادی داشته و باید در تحلیل خستگی لوله های حفاری در نظر گرفته شوند. مدل خستگی پیشنهادی با روش API نیز مقایسه شده و مشاهده می شود که چون مدل API گشتاور پیچشی را به حساب نمی آورد، نتایج مدل خستگی پیشنهادی نسبت به نتایج روش API، واقعی تر است.