عنوان
تحليل اثر ضربه با سرعت كم بر روي ورقهاي مركب با ضخامت متغير و مجهز به آلياژهاي حافظه‌دار با استفاده از روش نوار محدود اسپلاين
نويسنده اصلي
حسيني، حميدرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
ورق‌ها در طول مدت سرويس در مقابل برخورد اجسام قرار مي‌گيرند كه به اين برخورد ضربه گفته مي‌شود. اين ضربه كه در دسته‌ي ضربه‌ي سرعت كم قرار دارد باعث ايجاد تغيير شكل‌هاي بزرگ مي‌شود. اين تغيير شكل‌‌ها با اتلاف انرژي به صورت گرما روبرو بوده و تغيير شكل‌هاي دائمي، خسارت و انهدام را در پي خواهد داشت. براي مقابله با اثر مخرب برخورد اجسام به ورق‌ها و پوسته‌ها از مواد حافظه‌دار شكلي استفاده مي‌شود كه به دليل خاصيت سوپر الاستيكي خود قابليت ترميم را به ورقهاي مركب مي‌دهد. براي تحليل ضربه روش‌هاي گوناگوني به كار برده شده است. روش نوار محدود كه شكل توسعه يافته‌اي از روش المان محدود است، روشي شناخته شده در تحليل ورق‌ها با هندسه‌ي منظم مي‌باشد. در اين رساله براي ورقهاي نسبتا ضخيم و براي در نظر گرفتن تغيير شكل‌هاي برشي از تئوري اصلاح شده ورق استفاده شده است كه علاوه بر دارا بودن خصوصيات نظريه‌هاي مرتبط با تغيير شكل برشي، داراي مجهولات كمتري نسبت به ساير روش‌ها است. از ورق‌ها و پوسته‌هاي مركب به دليل وزن كم و مقاومت خوب آنها در برابر بار‌هاي عرضي در صنايع مختلف استفاده مي‌شود. در برخي موارد لازم است كه قسمتي از سازه‌هاي مهندسي داراي سختي بيشتري باشد و اين در صورتي است كه در قسمت ديگر انعطاف پذيري مسئله اساسي طراحي است. براي اين موارد ورق‌ها با ضخامت متغير معرفي و توليد شده‌اند. در اين رساله براي اولين بار اثر ضربه به ورقهاي مركب با ضخامت متغير و ثابت مجهز به آلياژهاي حافظه‌دار به كمك روش نوار محدود اسپلاين بررسي شده است. تاريخچه مختصري از تحقيقات انجام شده در مورد اثر ضربه شرح داده شده و پس از آن معادلات اساسي ورق مركب با ضخامت متغير و مجهز به آلياژ حافظه‌دار كه تحت بار ضربه قرار مي‌گيرد تبيين و روش نوار محدود اسپلاين براي گسسته سازي معادلات به كار گرفته شده است. در مقايسه‌ي روش نوار محدود با المان محدود، بررسي نتايج نشان مي‌دهد كه روش نوار محدود با وجود دقت بالا هزينه محاسبات را به شدت كاهش مي‌دهد. ضربه‌هاي بررسي شده در اين رساله دو نوع ضربه كنترل مرزي و ضربه كنترل موجي مي‌باشد. مطالعه اثر تكيهگاهها در هر دو نوع ضربه مشخص مي‌كند كه در ضربه كنترل مرزي اثر تكيهگاهها بسيار محسوس مي‌باشد در صورتي كه در ضربه كنترل موجي نوع تكيهگاهها اثري در نتايج حاصل شده ندارند. در ضربه كنترل موجي با وجود كم بودن مدت زمان وقوع ضربه و جرم ضربه زننده نسبت به جرم ورق نيروي قابل توجهي به ورق منتقل مي‌شود. مقايسه نتايج ورق‌ها با شرايط مرزي متفاوت در ضربه كنترل مرزي نشان مي‌دهد كه نيروي ضربه در ورق با تكيه‌گاه‌هاي مقيدتر افزايش مي‌يابد در صورتي كه مقدار تغيير مكان محل برخورد و فرورفتگي كاهش پيدا مي‌كند. در ادامه اثر لايه‌گذاري و پيكربندي، تغيير ابعاد، تغيير انرژي اوليه و ضربه غير مركزي مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. اين بررسي‌ها نشان مي‌دهد هنگامي كه ورق سخت‌تر مي‌شود و قابليت انعطاف پذيري كمتري داشته باشد، بيشينه‌ي نيروي ضربه در آن بيشتر و تغيير مكان و فرورفتگي محل برخورد كمتر مي‌شود. همچنين در اين رساله تغيير انرژي اوليه به دو روش تغيير سرعت اوليه و جرم ضربه زننده انجام مي‌شود. اين نتايج نشان مي‌دهد با افزايش انرژي نيروي ضربه، مقدار تغيير مكان محل برخورد و ميزان فرورفتگي افزايش پيدا مي‌كند با اين حال هنگامي كه انرژي با افزايش سرعت اوليه و ثابت نگه داشتن جرم ضربه زننده، افزايش پيدا مي‌كند، مدت زمان ضربه كاهش پيدا مي‌كند، در حالي كه با افزايش جرم ضربه زننده و ثابت نگه داشتن سرعت اوليه ضربه زمان وقوع ضربه افزايش پيدا مي‌كند. همچنين اثر آلياژهاي حافظه‌دار در ورق مركب با ضخامت متغير بررسي مي‌شود كه نشان مي‌دهد اثر حافظه‌داري باعث كاهش تنش‌ها و تغيير مكان ورق مي‌شود. نمودار تاريخچه زماني محل برخورد ضربه زننده در ارتعاش آزاد بعد از ضربه در ورق مجهز به مواد حافظه دار در مقايسه با ورق بدون آن مواد كمتر مي‌باشد كه اين نشان مي‌دهد ورق حافظه‌دار علاوه بر مقاومت بيشتر در مقابل ضربه ميرايي بيشتري نيز دارد.
شماره ركورد
217655
گرايش رشته تحصيلي
سازه و زلزله
دانشكده
پرديس
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد داور
بشير موحديان عطار، نسرين جعفري، حسين تاجمير رياحي