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

در این مقاله تحلیل استاتیکی استوانه هایی از جنس مواد هدفمند ارتوتروپیک با طول کوتاه به روش بدون المان بررسی شده است. در این روش، توابع شکل حداقل مربعات متحرک برای تقریب میدان جا به جایی در فرم ضعیف معادله تعادل استفاده شده و برای اعمال شرایط مرزی اساسی توابع تبدیل به کار رفته است. در این شبیه سازی از یک مدل متقارن محوری استفاده شده است که خواص مکانیکی آن در راستای شعاع، متناسب با تغییرات کسر حجمی مواد تشکیل دهنده، تغییر می کند. در این مقاله اثرات طول و ضخامت استوانه، توان کسر حجمی توزیع مواد، نوع چیدمان مواد و همچنین اعمال شرایط مرزی اساسی بر توزیع تنش و میدان جا به جایی این استوانه ها بررسی شده است. به منظور اعتبارسنجی، نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از روش اجزا محدود و همچنین نتایج سایر محققان، مقایسه و مطابقت بسیار خوبی مشاهده شد. همچنین مشخص شد که روش بدون المان نتایج دقیق تر و هموارتری نسبت به روش اجزا محدود دارد. میدان تنش استوانه های هدفمند ارتوتروپیک نیز با نتایج استوانه های ارتوتروپیک همگن چند لایه تایید شده با انتخاب توان کسر حجمی مناسب نیز، می توان طراحی مناسب و بهینه ای روی این استوانه ها داشت.

حل الاستیسیته سه بعدی برای پانل ارتوتروپ با طول محدود، تکیه گاه ساده و تحت بار قائم عرضی دینامیکی ارائه می گردد. تغییر مکان ها در قالب توابع سری های مثلثاتی در راستاهای محیطی و محوری فرض می شود. این توابع شرایط مرزی تکیه گاه ها را برآورده می کند. با این فرض معادلات مساله مرزی به معادلات دیفرانسیل معمولی با ضرایب متغیر تبدیل می شود. معادلات حاصل با استفاده از روش المان محدود گلرکین حل می شود. نتایج عددی برای پانل با چیدمان های (درجه 0)، (درجه 90/0) و (درجه 0/90/0) ارائه گردیده است. نهایتا تغییر مکان شعاعی حاصل از این روش با مقدار حاصل از روش تئوری کلاسیک پوسته (CST) مقایسه گردیده است.

در این تحقیق، حلی نیمه تحلیلی برای پانل استوانه ای پیزوالکتریک پلاریزه شده در جهت ضخامت، ارتوترپ، با تکیه گاههای ساده و طول محدود تحت بارگذاری الکترومکانیکی دینامیکی ارایه شده است. با بسط مثلثاتی مولفه های جابجایی و پتانسیل الکتریکی در جهت های محیطی و محوری، دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره ای جفت شده به دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی با ضرایب متغییر کاهش می یابد. مولفه های جابجایی و پتانسیل الکتریکی بصورت سری فوریه در جهت های محیطی و محوری به گونه ای انتخاب می گردند که شرایط تکیه گاهیی ساده لبه های محوری و محیطی را برآورده نمایند. معادلات دیفرانسیل حاصل با استفاده از روش اجزا محدود گلرکین حل می شوند. در این روش از تابع شکل مرتبه دوم در هر المان استفاده شده است. پاسخ دینامیکی پانل استوانه ای پیزوالکتریک تک لایه تحت بارگذاری دینامیکی خارجی به عنوان مثال عددی ارایه شده است.

در این مقاله، کراشینگ (crushing) پانل های هانی کمب (honeycomb) در اثر برخورد با استوانه ای (که سطح مقطع آنها از ابعاد سلول های هانی کمب بزرگتر است) مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از روش انرژی، حداقل سرعت برنامه برای مچاله شدن (densification)، یا کراشینگ کامل این پانل ها محاسبه شده است و معادلات بدست آمده با نتایج تجربی موجود، مقایسه گردیده اند، این مقایسه نشان می دهد که سازگاری خوبی بین نتایج تحلیلی و تجربی وجود دارد. براساس روابط بدست آمده در این مقاله حداقل سرعت پرتابه برای کراشینگ کامل پانل، بطور مستقیم با ضخامت دیواره های سلول، ضخامت پانل هانی کمب و استحکام تسلیم فشاری ماده هانی کمب، و به طور معکوس با اندازه سلول و جرم پرتابه متناسب است.

سازه های پوسته ای در مهندسی عمران و مهندسی مکانیک کاربردهای متنوعی دارند. پوسته ها مثل دیگر سازه ها دچار آسیب دیدگی و تغییراتی از قبیل ایجاد و گسترش ترک می شوند. هدف این تحقیق بررسی اثر وجود ترک نفوذی غیرقابل گسترش و پارامترهای مختلف مربوط به آن بر روی فرکانس های ارتعاشی و شکل مودهای پوسته های استوانه ای مختلف است. به همین منظور تعداد 400 مدل پوسته استوانه ای ترک دار ایجاد و کل پروژه به دو قسمت پانل های استوانه ای و استوانه های کامل تقسیم شد؛ و سپس اثر پارامترهای مختلف، نظیر طول ترک، زاویه ترک، ضخامت پوسته، ضریب پواسون، ارتفاع پوسته و زاویه انحنای پانل بر روی فرکانس های ارتعاشی و شکل مودهای پوسته استوانه ای مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق، کنترل ارتعاشات پانل استوانه ای مرکب چند لایه تحت بار دینامیکی بوسیله وصله عملکر پیزوالکتریک بهینه برای اولین بار بررسی شده است. بمنظور حل معادلات دینامیک سازه با وصله پیزو، از روش المان محدود استفاده شده، که بر اساس فرضیات تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) و مدل لایه معادل با تغییر شکل های زاویه ای متفاوت برای پوسته و وصله پیزو توسعه یافته است. معادلات حاکم بر پانل با وصله پیزو از طریق اصل همیلتون به دست می آیند و با استفاده از المان هشت گرهی روی لایه میانی پوسته تجزیه می شوند تا دستگاه معادلات ماتریسی حاصل شود. برای یافتن محل و اندازه بهینه برای عملگر پیزوالکتریک از معیار حداکثر کنترل پذیری استفاده شده است. طبق قانون کنترلی مورد استفاده، ولتاژ اعمال شده به وصله پیزوالکتریک متناسب با برآیند مولفه های سرعت در نقطه محل نصب حسگر می باشد. جهت صحه گذاری عملکرد فرمولبندی و مدل المان محدود، نتایج بدست آمده برای فرکانس طبیعی پانل استوانه ای چند لایه بدون وصله با مراجع موجود مقایسه شده اند. سپس با داشتن دینامیک سیستم بهینه شده، پاسخ فرکانسی برای حالت حلقه باز و بسته بدست آمده است و در انتها تاثیر مقادیر بهره کنترلی و ابعاد هندسی پانل و وصله روی پاسخ زمانی و سرعت میرا شدن ارتعاشات به نمایش گذاشته شده است.

در این مقاله برخورد پرتابه های صلب استوانه ای با ورق های هانی کمب فلزی مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به حالت های مختلف واماندگی در سازه مورد برخورد (شامل پارگی دیواره سلول ها و چین خوردگی آنها و برش پلاگ) و با استفاده از اصل بقای انرژی، سرعت حد بالستیک ورق هانی کمب به صورت تحلیلی محاسبه شده است. در این تحلیل رفتار هانی کمب به صورت صلب - خمیری کامل و قطر پرتابه بزرگتر از اندازه سلول در نظر گرفته شده است. براساس نتایج به دست آمده سرعت حد بالستیک با افزایش ضخامت پانل، استحکام تسلیم فشاری و برشی ماده هانی کمب و ضخامت دیواره سلول ها افزایش یافته ولی با افزایش اندازه سلول و چگالی و طول پرتابه کاهش می یابد. نتایج حاصل از این تحلیل به خوبی با نتایج تجربی سازگاری دارند.

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