رفتن به محتوای اصلی
x
تحلیل اثر ضربه با سرعت كم بر روی وزق های مركب با ضخامت متغیر و مجهز به آلیاژهای حافظه دار با استفاده از روش نوار محدود اسپلاین
تاریخ دفاع
استاد

مجتبي ازهري

دانشکده
عمران_آموزش مجازی و پردیس

  ورق‌ها در طول مدت سرویس‌ در مقابل برخورد اجسام قرار می‌گیرند که به این برخورد ضربه گفته می‌شود. این ضربه که در دسته‌ی ضربه‌ی سرعت کم قرار دارد باعث ایجاد تغییر شکل‌های بزرگ می‌شود. این تغییر شکل‌‌ها با اتلاف انرژی به صورت گرما روبرو‌ بوده و تغییر شکل‌های دائمی، خسارت و انهدام را در پی خواهد داشت. برای مقابله با اثر مخرب برخورد اجسام به ورق‌ها و پوسته‌ها از مواد حافظه‌دار شکلی استفاده می‌شود که به دلیل خاصیت سوپر الاستیکی خود قابلیت ترمیم را به ورق‌های مرکب می‌دهد. برای تحلیل ضربه روش‌های گوناگونی به کار برده شده است. روش نوار محدود که شکل توسعه‌ یافته‌ای از روش المان محدود است، روشی شناخته شده در تحلیل ورق‌ها با هندسه‌ی منظم می‌باشد. در این رساله برای ورق‌ها‌ی نسبتا ضخیم و برای در نظر گرفتن تغییر شکل‌های برشی از تئوری اصلاح شده ورق استفاده شده است که علاوه بر دارا بودن خصوصیات نظریه‌های مرتبط با تغییر شکل برشی، دارای مجهولات کمتری نسبت به سایر روش‌ها است. از ورق‌ها و پوسته‌های مرکب به دلیل وزن کم و مقاومت خوب آنها در برابر بار‌های عرضی در صنایع مختلف استفاده می‌شود. در برخی موارد لازم است که قسمتی از سازه‌های مهندسی دارای سختی بیشتری باشد و این در صورتی است که در قسمت دیگر انعطاف پذیری مسئله اساسی طراحی است. برای این موارد ورق‌ها با ضخامت متغیر معرفی و تولید شده‌اند. در این رساله برای اولین بار اثر ضربه به ورق‌های مرکب با ضخامت متغیر و ثابت مجهز به آلیاژهای حافظه‌دار به کمک روش نوار محدود اسپلاین بررسی شده است. تاریخچه مختصری از تحقیقات انجام شده در مورد اثر ضربه شرح داده شده و پس از آن معادلات اساسی ورق مرکب با ضخامت متغیر و مجهز به آلیاژ حافظه‌دار که تحت بار ضربه قرار می‌گیرد تبیین و روش نوار محدود اسپلاین برای گسسته سازی معادلات به کار گرفته شده است. در مقایسه‌ی روش نوار محدود با المان محدود، بررسی نتایج نشان می‌دهد که روش نوار محدود با وجود دقت بالا هزینه محاسبات را به شدت کاهش می‌دهد. ضربه‌های بررسی شده در این رس‍اله دو نوع ضربه کنترل مرزی و ضربه کنترل موجی می‌باشد. مطالعه اثر تکیه‌گاه‌ها در هر دو نوع ضربه مشخص می‌کند که در ضربه کنترل مرزی اثر تکیه‌‌گاه‌ها بسیار محسوس می‌باشد در صورتی که در ضربه کنترل موجی نوع تکیه‌گاه‌ها اثری در نتایج حاصل شده ندارند. در ضربه کنترل موجی با وجود کم بودن مدت زمان وقوع ضربه و جرم ضربه زننده نسبت به جرم ورق نیروی قابل توجهی به ورق منتقل می‌شود. مقایسه نتایج ورق‌ها با شرایط مرزی متفاوت در ضربه کنترل مرزی نشان می‌دهد که نیروی ضربه در ورق با تکیه‌گاه‌های مقیدتر افزایش می‌یابد در صورتی که مقدار تغییر مکان محل برخورد و فرورفتگی کاهش پیدا می‌کند. در ادامه اثر لایه‌گذاری و پیکربندی، تغییر ابعاد، تغییر انرژی اولیه و ضربه غیر مرکزی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این بررسی‌ها نشان می‌دهد هنگامی که ورق سخت‌تر می‌شود و قابلیت انعطاف پذیری کمتری داشته باشد، بیشینه‌ی نیروی ضربه در آن بیشتر و تغییر مکان و فرورفتگی محل برخورد کمتر می‌شود. همچنین در این رساله تغییر انرژی اولیه به دو روش تغییر سرعت اولیه و جرم ضربه زننده انجام می‌شود. این نتایج نشان می‌دهد با افزایش انرژی نیروی ضربه، مقدار تغییر مکان محل برخورد و میزان فرورفتگی افزایش پیدا می‌کند با این حال هنگامی که انرژی با افزایش سرعت اولیه و ثابت نگه داشتن جرم ضربه زننده، افزایش پیدا می‌کند، مدت زمان ضربه کاهش پیدا می‌کند، در حالی که با افزایش جرم ضربه زننده و ثابت نگه داشتن سرعت اولیه ضربه زمان وقوع ضربه افزایش پیدا می‌کند. همچنین اثر آلیاژ‌های حافظه‌دار در ورق مرکب با ضخامت متغیر بررسی می‌شود که نشان می‌دهد اثر حافظه‌داری باعث کاهش تنش‌ها و تغییر مکان ورق می‌شود. نمودار تاریخچه زمانی محل برخورد ضربه زننده در ارتعاش آزاد بعد از ضربه در ورق مجهز به مواد حافظه دار در مقایسه با ورق بدون آن مواد کمتر می‌باشد که این نشان می‌دهد ورق‌ حافظه‌دار علاوه بر مقاومت بیشتر در مقابل ضربه میرایی بیشتری نیز دارد.


تحت نظارت وف ایرانی