دانلود مقاله نوسان و ناپایداری پارامتریک صفحات ساخته شده از مواد هدفمند

نوسان و ناپایداری پارامتریک صفحات ساخته شده از مواد هدفمند

چکیده:

هدف پژوهش حاضر بررسی نوسان و ناپایداری پارامتریک صفحات مستطیلی مواد هدفمند با شرایط مرزی تکیه گاهی ساده، که در معرض  بارگذاری متناوب دو محوری در-صفحه قرار دارند، است. نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول برای فرمول بندی نظری صفحات FGM بکار رفت.  فرض بر این است که ویژگی های صفحات ساخته شده از مواد هدفمند در جهت ضخامت بر اساس قانون توزیع توان بر اساس کسر حجمی اجزای سازنده، تغییر می کند.

اصل هامیلتون برای  تبدیل معادلات حاکم به سیستم خطی معادلات Mathieu–Hil بکار رفت که بر اساس آن مرز مناطق پایدار و ناپایدار به کمک نظریه Floquet بر روی پارامترهای فضایی، تعیین شد. فرکانس های طبیعی و آنالیز کمانش نیز بحث شدند. نتایج عددی بصورت پارامترهای بی بعد و فرم گرافیکی صفحات FGM ساخته شده از فولاد و آلومینا ارائه شد. اثر تغییر پارامترهایی چون مقدار شاخص و نسبت حجمی بر روی بار کمانشی و فرکانس های طبیعی بررسی شد. اثر مقدار شاخص قانون توان و نسبت حجمی بر روی پایداری دینامیک نواحی نیز با جزئیات بررسی شد.

کلمات کلیدی: نوسان آزاد؛ بار کمانش بحرانی؛ صفحات مواد هدفمند، روش اجزا محدود، نواحی ناپایدار

دانلود مقاله نوسان و ناپایداری پارامتریک صفحات ساخته شده از مواد هدفمند

• مقدمه

مواد هدفمند به گونه ای طراحی شده اند که  بر معایب مواد معمول غلبه کنند. این مواد از آن روی هدفمند خوانده می شوند که ویژگی های آنها با تغییر ضخامت تغییر می کند که این پدیده در مواد معمول دیده نمی شود. این مواد مزایای زیادی دارند مانند مقاومت بالا در برابر تغییرات دمایی، مقاومت در برابر سایش، کاهش تنش باقی مانده و حرارتی و افزایش نسبت مقاومت به وزن؛ به دلیل این ویژگی ها، پایداری نیز افزایش خواهد یافت.

به دلیل ویژگی های فوق العاده مواد هدفمند (FGM) از آنها در کاربردهای مهندسی زیادی استفاده می شود مانند هوافضا، هواپیما، اتوموبیل؛ صنایع دفاعی، صنایع زیست-پزشکی و الکترونیک. مولفه های ساختاری زیادی را می توان بصورت صفحه مدل سازی کرد. ساختارهای صفحه مانند معمولا در معرض انواع مختلفی از بار دینامیک قرار دارند که در میان آنها، نیروهای در-صفحه متغیر با زمان می توانند منجر به ناپایداری دینامیک شوند؛ که در اثر آن پاسخ های متفاوتی به وجود خواهد آمد. در عمل، بار دینامیک به زمان وابسته است و می تواند جهتش را عوض کند. تعیین پایداری دینامیک سیستم تحت بار متناوب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در نتیجه، درک جامعی از ویژگی های ناپایداری دینامیک مواد ساختاری در محیطی با بارگذاری متناوب در طراحی اهمیت بالایی دارد.

دانلود مقاله نوسان و ناپایداری پارامتریک صفحات ساخته شده از مواد هدفمند

مواد هدفمند از سرامیک و فلز به گونه ای ساخته شده اند که  سرامیک بتواند بار گرمایی ناشی از محیط های با دمای بالا را  تحمل کند. ویژگی های مواد هدفمند از یک سطح به سطح دیگر تغییر می کند که این منجر به حذف مشکل مواد کامپوزیتی و دستیابی به توزیع تنش نرم می شود. مدل سازی و تحلیل FGM ها در این مرحله موضوع مهمی است. نظریه  صفحات لامینت کلاسیک در مورد صفحات FGM کاربرد گسترده ای یافته و پوسته هایی بر اساس این نظریه گزارش شده اند. پیشرفت های اخیر در  مشخصه یابی و مدل سازی FGM توسط Victor Birman [1] بررسی شده است که بر روی کارهای انتشار یافته از سال ۲۰۰۰ متمرکز است.

به دلیل گستردگی و توسعه سریع این حوزه، جنبه های مختلفی از نظریه و کاربرد FGM دراین تلاش بازتاب یافته اند. آنها برخی از مشاهدات نویسندگان را بر اساس پژوهش های منتشر شده و آنالیزهای خودشان بر روی موضوع FGM بیان کرده اند.  سطح خنثی فیزیکی و سطح هندسی میانی در صفحات متقارن همگن یکسان اند. مفهوم سطح خنثی بر اساس نظریه کلاسیکی غیر خطی صفحه برای صفحات FGM توسط Da Guang  و You-He [2] استخراج شد. فرمول بندی نظری و مدل سازی المان محدود برای صفحات ماده هدفمند بر اساس تغییر شکل برشی مرتبه سوم توسط Reddy ارائه شد [۳].  این مدل اجزای محدود جفت شدگی ترمومکانیک و غیر خطی بودن هندسی را لحاظ می کند.

دانلود مقاله انگلیسی :

دانلود رایگان فایل اصلی مقاله

لینک دانلود