دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی
عنوان پروژه:
تحلیل دینامیکی تیر FGM بر مبنای تئوری تیموشنکو
چکیده:
در این پروژه به بحث و بررسی در مورد اثر بار دینامیکی بر روی یک تیر FGM و دو سر تکیه گاه ساده بر مبنای تئوری تیموشنکو می پردازیم.
مدلی که برای حدس تغییرات خواص ماده FGM انتخاب شده است مدل (Power law) می باشد که در بخش های آینده درباره این مدل بحث خواهد شد.
اساس کار در به دست آوردن یک حل تحلیلی برای تیر FGM تحت بار دینامیکی است، که حل های ارائه شده هم در حالت (steady state) و هم در حالت (transient) برای انواع بارگذاری های سینوسی و گسترده و متمرکز ارائه شده اند.
نتایج نیز برای یک تیر همگن در مورد فرکانس های طبیعی با حل های صورت گرفته شده توسط رائو مقایسه گردیده است. همچنین در مورد حالت (steady state) تحت بار سینوسی نیز مقایسه صورت گرفته شده است که در قسمت نتایج ذکر خواهد شد.
همچنین در حالت (Transient) تحت بار متمرکز نیز مقایسه صورت گرفته شده است. که در قسوت نتایج ذکر خواهد شد.
سرانجام در قسمت نتایج برای حالات مختلف بارگذاری دینامیکی و مکانیکی یک تیر FGM مقادیر تنش و جابجایی ارائه شده است.
مقدمه
با توجه به گسترش روزافزون تکنولوژی و نفوذ آن در عرصه صنعت، استفاده از روش ها و مواد گوناگون برای توجیح نیازهای صنعتی روزمره پیشرفت کرده است.
با توجه به نیازهای گوناگون در عرصه صنعت سازه های مختلف را می توان با توجه به این نیازها طراحی کرد که یکی از این سازه ها، سازه هایی هستند که از مواد FGM ساخته شده اند.
مواد FGM که مخفف (Functionally graded material) می باشد موادی هستند که خاصیت آنها در داخل ماده با توجه به موقعیت آنها قابل تغییر می باشد.
در حقیقت یک ترکیبی از بهترین خواص سرامیک ها و فلزات باعث ایجاد اینگونه مواد می شوند به طور کلی سفتی و قابلیت هدایت الکتریکی و همچنین قابلیت ماشینکاری فلزات از یک طرف و چگالی پایین و سختی و مقاومت بالا و همچنین مقاومت حرارتی سرامیک ها باعث شده است که این گونه مواد مورد اهمیت قرار گیرند.
اینگونه خواص نیازهای بخش های مختلف صنعتی را برآورده می کند به طور مثال در صنایعی نظیر اتومبیل سازی که در آن وزن کم و مقاومت بالا باعث افزایش راندمان سوخت و همچنین طول عمر بالا می گردد. یا در صنایع هوا و فضا و صنایع دفاعی اینگونه موارد کاربرد دارند.
به طور مثال پوسته موتور راکت می تواند به صورتی ساخته شود که داخل آن از یک ماده شکننده و خارج آن از یک فلز قوی و بین این دو ماده نیز ماده ای می باشد که خواص آن دارای یک شیب تدریجی و آهسته می باشد که همان بحث مواد FGM را مطرح می کند.
با تغییر درصد مقدار این مواد می توان به ماده ای که دارای خواص مورد نظر است رسید.
متغیر بودن خواص یک ماده باعث کاهش تنش های حرارتی و تنش های پسماند و ضریب متمرکز تنش می شود.
موجود نبودن هرکدام از مواد تشکیل دهنده FGM باعث ایجاد گسیختگی در جسم تحت بعضی از شرایط بارگذاری می شود که این بارگذاری ها می توانند استاتیکی، دینامیکی و حرارتی باشند. که این گسیختگی با شروع ترک ها در ناحیه بین دو ماده (INTERFACE) و گسترش آن به سمت قسمت ضعیف تر جسم ایجاد می شوند. با تغییر ضرایب (THERMAL EXPANSION) مواد تنش های حرارتی ایجاد می شوند.
در حقیقت تفاوت این گونه مواد با مواد کامپوزیت این است که هنگامی که نسبت حجمی در سراسر یک کامپوزیت 1 باشد آنگاه آن ماده FGM خواهد بود.
اگرچه تکنولوژی ساخت این مواد دوران شروع رشد خود را سپری می کند اما به دلیل مزایای استفاده از این مواد، تلاش های بسیار زیادی در جهت ساخت آنها صورت گرفته شده است.
با توجه به اینکه روز به روز استفاده از این مواد در صنایعی نظیر هوا و فضا، اتومبیل سازی و همچنین در صنعت داروسازی گسترش پیدا کرده است، روش های جدیدی برای طراحی و تحلیل ساختارهایی که از این گونه مواد ساخته شده اند توسعه یافته است.
اگرچه مواد FGM دارای خاصیت ناهمگنی زیادی هستند اما می توان تغییرات خواص آنها را در جسم به صورت بسیار آرام در نظر گرفت که این مسئله کمک به بدست آوردن حل تحلیلی و همچنین حل عددی می کند.
فصل اول: تاریخچه و بررسی مدل تغییرات خاصیت ماده FGM
1-1- تاریخچه
کارهای صورت گرفته شده در رابطه با مواد FGM را می توان از دو دید بررسی کرد یکی کارهای صورت گرفته شده در رابطه با تعیین نوع تابعی است که ثابت های ماده را مشخص می کند و دیگری کارهای صورت گرفته شده در رابطه با حل اینگونه مسائل تحت بارگذاری مشخص می باشد که با توجه به پروژه تعریف شده بیشتر به سراغ تاریخچه حل مسائل دینامیک می رویم. در رابطه با به دست آوردن یک دید کلی از این مواد [Suresh and Mortensen[1 معرفی بسیار کاملی را از این مواد ارائه کرده اند.
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند