این محصول در قالب پی دی اف و 163 صفحه می باشد.
این پایان نامه جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک-طراحی کاربردی طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز پایان نامه ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این پایان نامه را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده ازمنابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده است.
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.
[Aboudi et al[2-4 تئوری میکرومکانیک مرتبه بالا (HIGHER ORDER) برای مواد (FGMS(HOTFGM را توسعه داد که این کار باعث شد که اثرات LOCAL و GLOBAL به یکدیگر ارتباط پیدا بکنند. بعدها این تئوری توسط [Pindera[5 و Aboudi به مسائلی که دارای لبه های آزاد می باشند توسعه داده شد. [Dunn[6 و Pindera با استفاده از روش اجزاء محدود تئوری (Higher order) برای مواد FGM را ارزیابی کردند و آنها به این مسئله پی بردند که نتایج حاصل از تئوری (HOTFGM) با نتایج حاصل از تئوری (FE) مطابقت دارد. سپس [Sankar[7,8 و Marrey اثر تغییرات تنش را در یک کامپوزیت که از سلول های بسیار بزرگ در مقایسه با ضخامت ورق تشکیل شده است بررسی کردند که نتایج این کار برای محاسبه ضرایب سختی یک ورق از طریق مدل میکرومکانیک استفاده شد. در حقیقت به جای استفاده از ثابت های الاستیک هموژن برای یک ورق کامپوزیت از این ضرایب استفاده شد. تخمین های بسیار زیادی برای مدل کردن تغییرات خواص در مواد GM ارائه شده است که می توان به [17,1] اشاره کرد که این مراجع به بحث و بررسی در رابطه با پیدا کردن تابع مناسب پرداخته اند.
در حقیقت برای پیدا کردن این توابع محدودیت هایی وجود دارند که به طور مثال این توابع باید پیوسته و همچنین ساده و دارای قابلیت نشان دادن انحناء هم تقعر به سمت پایین و هم تقعر به سمت بالا را داشته باشد برای بررسی بهتر به [17] مراجعه شود.
در این پروژه به دو نوع از تغییرات اشاره شده است که این دو نوع تغییر تمام حالت های تحلیلی دیگر را پوشش می دهد.
قانون تابع نمائی که این بسیار معمول بوده و در بررسی مسائل شکست مواد FGM از این حدس استفاده می شود. و دیگری حدس به صورت تابع توانی (POWER LAW) می باشد که تمام خواص مطلوب را ارضاء می کند که در این پروژه خواص ماده با توجه به این حدس مورد تحلیل قرار می گیرد البته در مورد این دو حدس در قسمت فرمولاسیون توضیح داده خواهد شد.
پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک تحلیل دینامیکی تیر FGM بر مبنای تئوری تیموشنکو