تحليل ارتعاشات و تنش ديناميكي در تيرهاي جدار نازك با سطح مقطع متغير

6/16/2025 12:00:00 AM

با توجه به گسترش نياز به طراحي سازه‌هاي سبك، مقاوم و كارآمد در صنايع پيشرفته‌اي مانند هوافضا، انرژي‌هاي تجديدپذير و خودروسازي، تحليل دقيق رفتار ديناميكي سازه‌هايي مانند تيرهاي جدار نازك با مقطع متغير، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در اين پژوهش، تحليل ارتعاشات و تنش‌هاي ديناميكي تيرهاي جدار نازك با سطح مقطع متغير به روش رايلي-ريتز مورد بررسي قرار گرفته است. به‌منظور مدلسازي دقيق هندسه تير، توابع چندجمله‌اي براي توزيع ضخامت و قطر در راستاي طول تير در نظر گرفته شده‌اند. با به‌كارگيري روش رايلي-ريتز، ماتريس‌هاي جرمي و سختي به‌صورت نيمه‌تحليلي استخراج و معادلات ارتعاشي به‌دست آمده‌اند. سپس، پاسخ ديناميكي تير تحت بارگذاري گسترده سينوسي محاسبه و تنش خمشي در امتداد تير ارزيابي شده است. براي بهينه‌سازي هندسه تير با هدف كاهش هم‌زمان تنش بيشينه و جرم سازه، از الگوريتم ژنتيك NSGA-II استفاده شده و مجموعه‌اي از طرح‌هاي بهينه بر روي جبهه پارتو استخراج گرديده است. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي‌دهد كه طراحي مناسب تابع ضخامت و قطر به كمك الگوريتم بهينه‌سازي، مي‌تواند به‌طور هم‌زمان تنش‌هاي ديناميكي را كاهش داده و وزن سازه را به‌صورت مؤثري كاهش دهد. همچنين، مقايسه پاسخ‌هاي عددي با نتايج نرم‌افزار ABAQUS، تطابق بسيار مناسبي را نشان مي‌دهد كه اعتبار روش پيشنهادي را تأييد مي‌نمايد. اين روش مي‌تواند به‌عنوان ابزاري كارآمد در طراحي سازه‌هاي سبك و مقاوم در كاربردهايي نظير صنعت هوافضا، انرژي‌هاي تجديدپذير و خودروسازي مورد استفاده قرار گيرد.

236446

دانشگاه اردكان

رهائي فرد مسعود Rahaeifard Masoud , زارع مهرجردي مهدي Zare Mehrjardi Mahdi