مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز چهارشنبه ۵ مهر ۱۳۹۶

تحلیل تیر از جنس ماده مرکب با نقص هندسی اولیه تحت اثر ضربه خارج از محـور

چکیده



در این پژوهش، براساس تئوری تغییر‌شکل برشی مرتبه سوم معادلات حرکت برای بررسی تغییر‌شکل یک تیر از جنس ماده مرکب باریک و بلند به دست آمده است. تیر با نقص هندسی اولیه بوده و تحت اثر بار ضربه قرار می‌گیرد. ضربه اعمالی توسط جسم صلب با سرعت مشخص و به‌صورت خارج از مرکز و در فاصله معینی از تیر زده می‌شود. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون و براساس روابط کرنش-جابجایی غیرخطی ون - کارمن به‌دست آمده‌اند که براساس جابجایی‌ها و به صورت مجموعه‌ای از معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی وابسته به یکدیگر و در حالت دینامیکی می‌باشند. از روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم‌یافته برای گسسته سازی معادلات به‌دست آمده و تبدیل آن‌ها به مجموعه‌ای از معادلات دیفرانسیل معمولی استفاده شده است. روش تکرار نیوتن - رافسون برای حل معادلات جبری غیر‌خطی سیستم بکار برده شده است. در ادامه با حل معادلات حاکم بر سیستم به بررسی تأثیر مقدار نقص هندسی اولیه تیر بر تغییر شکل آن پرداخته شده است. همچنین تأثیر جرم و سرعت ضربه زننده بر تغییر‌شکل تیر بررسی و نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد با افزایش مقدار سرعت اولیه و جرم ضربه زننده، تغییر‌شکل تیر نیز به‌طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد.


مشخصات

مشخصات

توسط: کبری قطره؛ علیرضا فتوحی؛ علیرضا شفیعی مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 8 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۶/۳/۲۹ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: تحلیل تیر از جنس ماده مرکب با نقص هندسی اولیه تحت اثر ضربه خارج از محـور حجم: 1.15 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

تحلیل تیر از جنس ماده مرکب با نقص هندسی اولیه تحت اثر ضربه خارج از محور



مقدمه



مواد مرکب کاربرد گستردهای در صنایع مختلف از جمله هوافضا  اتومبیلسازی  کشتیسازی و صنایع دیگر دارند  تاکنون تحقیقات بسیاری برای تحلیل تیرها و ورقها از جنس مواد مرکب تحت بارگذاریهای مختلف ازجمله بارهای ضربهای صورت گرفته است  در برخی از این پژوهشها به تحلیل ورقها تحت بارگذاری ضربهای پرداخته شده که میتوان به پژوهش یانگ و چانگ در سال که با روش المان محدود صورت گرفته  و یا پژوهش آبراموویچ و گرانوالد که به صورت آزمایشگاهی انجام شده  اشاره نمود  از جمله تحقیقات انجام شده پیرامون تحلیل ستونها پژوهش آریگور و همکارانش برای بهدست آوردن پاسخ دینامیکی یک ستون تحت بار ضربه محوری میباشد  در این مطالعه که بهصورت تئوری و آزمایشگاهی انجام شده است ستون با نقص هندسی اولیه در نظر گرفته شده و معیاری هم برای کمانش دینامیکی تعریف شده است واس و جی کمانش ستون در اش بار ضربهای را در حالت خطی بررسی کردهاند  با حل همزمان معادله موج و معادله تیر اویلر  برنولی اثر انتشار موج نیز در محاسبات لحاظ شده است  



تاثیر جرم و سرعت برخوردکننده بررسی شده و نتایج نشان میدهد جرم برخوردکننده تاثیر بسیاری بر زمان کمانش دارد  درصورتی که سرعت برخوردکننده تاثیر چندانی بر روی این کمیت ندارد      برخی پژوهشها برای ساختارهای جدار نازک انجام بثبده اببب  کوبیاک در سال  پاسخ دینامیکی ستونهای جدار نازک با مقطع عرضی باز تحت بار فشاری ضربهای را مورد بحث قرار داده است  در این پژوهشش از روش عددی  تحلیلی برای آنالیز مسئله کمانش دینامیکی استفاده شده است  تیتر و کولاکوسکی به تجزیه و تحلیل پاسخ دینامیکی ستونهای جدار نازک از جنس ماده مرکب با مقطع عرضی باز پرداختهاند  نیروهای اینرسی در این پژوهش در نظر گرفته شدهاند و سه معیار پایداری برای بررسی پاسخ دینامیح اعمال شده است      جی و واس جابجایی عرضی یک تیر باریک و با نقص هندسی اولیهه را تحت بارگذاری ضربهای محوری بررسی کردند  در این مطالعه تاثیر نقص هندسی اولیه بر رفتار ستون بررسی شده است  در سال رضوانیان و همکارانش تغییرشکل ستون تحت ضربه غیرمحوری با استفاده از یک جسم صلب را بررسی کردند  با بهکارگیری اصل همیلتون و استفاده از مدل تیر تیموشینکو معادلات حرکت به صورت غیرخطی بهدستآمدهاند  در این پژوهش از روش نیومارک و روش تربیع دیفرانسیلی تعمیمیافته برای حل معادلات غیرخطی وابسته به زمان استفاده شده است   طاهری و ژانگ پاسخ کمانش تیر با نقص هندسی اولیه و تحت نیروی ضربه محوری را با روش دیفرانسیلل محدود بررسی کردند  فرض تیر تیموشینکو و رابطه کر نش تغییرمکان ون کارمن برای به دست آوردن معادلات استفاده شده است  در سال  تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول  در پژوهشی دیگر در سال   از تئوری تغییرشکل برشی مرتبه بالا  برای تعیین میدان جابهجایی استفاده شده است  تاثیرات نقص هندسی اولیه و همچنین تاثیر سرعت ضربه بر تیر بررسی شده است  در حالت ضربه سرعت پایین  پژوهشهایی بر روی ورقها و تیرها صورت گرفته است  داریوشی و صدیقی با استفاده از تئوری غیرخطی مرتبه بالا  رفتار تیرهای ساندویچی را بررسی کردند  در این پژوهش اثر برخورد ضربهزننده در سرعتهای مختلف بهصورت تحلیلی و آزمایشگاهی بررسی شد  پاکنژاد و همکارانش  اثرات بار ضربهای با جرم کوچک را روی یک ورق کامپوزیتی با تکیهگاه تمام گیردار با استفاده از روش گالرکین مطالعه و تاثیر پارامترهای جرم و سرعت ضربهزننده را بر سازه بررسی کردند  صیفوری و همکارانش اثر ضربه کمسرعت قائم بر روی نانو تیر تیموشینکو را براساس تئوری غیرمحلی برای بررسی رفتار دینامیکی نانو تیر ارائه کردند  در این پژوهش تاثیر نسبت جرم نانو تیر به پرتابه بر روی تغییرشکل دینامیکی نانو تیر تیموشینکو بررسی شد  در مطالعه حاضر  تغییرشکل یک تیر از جنس ماده مرکب با نقص هندسی اولیه تحت ضربه یک جسم صلب بررسی شده است  ضربه به صورت خارج از مرکز به ستون زده میشود  با استفاده از اصل همیلتون و براساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم معادلات حرکت به صورت مجموعهای از معادلات غیرخطی و دینامیکی بهدست آمده است  از روش نیومارک و تربیع دیفرانسیلی تعمیمیافته برای تبدیل معادلات غیرخطی با مشتقات جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی استفاده شده است  برای حل معادلات غیرخطی از روش تکرار نیوتن  رافسون استفاده شده و اثر مقدار نقص هندسی اولیه و چیدمان لایهها بر تیر بررسی شده است  تاثیر سرعتت و جرم ضربهزننده نیز بر تغییرشکل تیر بررسی شده است  با توجه به کاربرد قطعاتی که در سازهها    حل عددی برای حل معادلات پارهای حاکم بر سیستم روشهای نیومارک و تربیع دیفرانسیلی تعمیمیافته استفاده میشود تا معادلات به مجموعهای از معادلات جبری تبدیل شوند  روش نیومارک یکی از روشهای عددی برای حل مسائل دینامیکی میباشد  در این روش توابع شتاب و سرعت برای مرحله     به صورت زیر تقریب زده میشوند     در معادله بالا   و   به ثوابت نیومارک معروف هستند که مقدار آنها پایداری و دقت روش را تعیین میکند  برای پایداری بدون شرط روش نیومارک در این پژوهش    در نظر گرفته شده است  برای تبدیل معادلات دیفرانسیل پارهای به معادلات جبری از روش تربیع دیفرانسیلی تعمیمیافته استفاده شده است  در این روش تیر نقطه گسسته سازی میشود و در هر یک از نقاط مشتقات پارهای به صورت مجم توابع وزنی خطی در نظر گرفته میشوند  ضرایب وزنی برای مشتق مرتبه اول طبق رابطه      و برای مشتق مرتبه   با توجه به رابطه     تعیین میشوند      عددی برایی حل عددی معادلات از ماده مرکب با جنس شیشه اپوکسی با برای تیر استفاده شده است  خواص این ماده مرکب طبق جدول   میباشد  همچنین مشخصات هندسی این تیر نیز در این جدول ذکر شده است  مقدار بیشینه نقص هندسی اولیه برابر ضخامت فرض شده است  ضربهزننده به جرم  کیلوگرم با سرعت و متر بر ثانیه و در فاصله  متر از مرکز به تیر برخورد میکند  برای درستیسنجی مطالعه حاضر  نتایج با حاصل پژوهش طاهری و ژانگ  برای حالتی که ضربه محوری زده میشود  مقایسه شده است  برای این مقایسه جابجایی محوری تیر در   شکل     نشان داده شده است  همانطور که در   شکل     مشاهده میشود  با درصد خطای و   میتوان گفت تطابق خوبی وجود دارد  بنابراین میتوان از این روش جهت حل معادلات حاکم بر سیستم استفاده نمود  در ادامه به بررسی تیر با نقص هندسی اولیه و به صورت ضربه خارج از محور پرداخته میشود  با در نظر گرفتن اطلاعات موجود در جدول   جابجایی محوری نوک تیر و خیز عرضی وسط تیر در   شکل     برحسب زمان نمایش داده شده است  با توجه به خیز تیر پس از رسیدن موج حاصل از برخورد جسم به وسط تیر شروع میشود و در زمان حدود میلی ثانیه به حداکثر مقدار میرسد  در ادامه برای بررسی تاثیر هر یک از پارامترها بر زمان تماس و تغییرشکل تیر  نمودارها تا لحظه جدایش ضربهزننده از تیر ترسیم خواهد شد  این زمان با در نظر گرفتن این نکته که تا زمانی که نیروی بین همانطور که از   شکل و   مشخص است با افزایشش نقص هندسی اولیه تغییرشکل عرضی تیر افزایش مییابد  با توجه به   شکل     مشاهده میشود با افزایش فاصله خروج از مرکزی تغییرشکل عرضی تیر نیز افزایش مییابد  برای بررسی اثر سرعت ضربهزننده بر تیر  بیشینه تغییرشکل تیر در حالتی که جرم ضربهزننده ثابت است و با سرعتهای مختلف به تیر برخورد میکند در   شکل ترسیم شده است  همچنین اثر جرم ضربهزننده بر بیشینه تغییر شکل تیر در   شکل نشان داده شده است  با توجه به   شکلهای   مشخص است  جرم ضربهزننده بر زمان تماس و همچنین بیشینه تغییرشکل عرضی موثر است  با افزایش جرم ضربهزننده بیشینه تغییرشکل عرضی و زمان تماس افزایش مییابد  سرعت ضربهزننده بر زمان تماس تاثیر چندانی ندارد اما بر مقدار تغییرشکل عرضی تیر بهطور قابلتوجهی تاثیر میگذارد  در   شکل و   تاثیر لایه چینیهای مختلف بر تغییرشکل تیر بررسی شده است  در این شکل سه لایهچینی متقارن  پادمتقارن و نامتقارن با زاویههای مختلف و همچنین تیر با لایههای صفر درجه ترسیم شده است  با توجه به شکل  بیشینه تغییرشکل درر حالتی که لایهچینی فقط با زاویه صفر باشد  دارای کمترین مقدار و در حالتی که چیدمان لایهها پادمتقارن باشد  دارای بیشترین مقدار است  بنابراین در چیدمان لایهها در مواد مرکب برای کمترین تغییرشکل بهتر است از لایه با زاویههای صفر استفاده نمود  و  نتیجهگیری در این پژوهش از تئوری مرتبه سوم برشی برای مدل کردن تغییرشکل یک



 تیر با نقص هندسی اولیه تحت اثر ضربه غیرمحوری توسط یک جسم صلب استفاده شده است  معادلات با استفاده از اصل همیلتون بهصورت مجموعهای از معادلات غیرخطی و دینامیکی استخراج شدند  از روش نیومارک و تربیع دیفرانسیلی تعمیمیافته برای گسسته سازی معادلات در حوزه زمان و مکان استفاده شد و سپس با استفاده از روش تکرار نیوتن رافسون مجموعه معادلات جبری بهدستآمده  حلل شد  تاثیر سرعت و جرم ضربهزننده بر تغییرشکل تیر بررسی شد و نتایج نشان داد که جرم ضربهزننده بر زمان تماس و همچنین ماکزیمم تغییرشکل عرضی موش است  سرعت ضربهزننده بر زمان تماس اثر چندانی نداشته اما بر مقدار تغییرشکل عرضی تیر بهطور قابلتوجهی تاثیر میگذارد  تاثیر نقص هندسی اولیه و فاصله خروج از مرکز بر تغییرشکل عرضی تیر بررسی شد  نتاچ نشان داد با افزایش نقص هندسی اولیه و فاصله خروج از مرکز تغییرشکل عرضی تیر نیز افزایش مییابد  همچنین تاثیر لایه چینیهای مختلف  متقارن  نامتقارن و پادمتقارن  بر تغییرشکل تیر بررسی شده است  درنهایت نتایجج  حاصل از این پژوهش با مطالعات پیشین مقایسه و صحت پژوهش در انجام این تحلیل بررسی شد  


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015