Normal 0 false false false EN-US X-NONE FA

بسمه تعالی

با تاییدات خداوند متعال

جلسه دفاع از پایان نامه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی مکانیک- گرایش طراحی _کاربردی

ارائه دهنده: پیمان محمدی نژاد فرد

عنوان: تحلیل غیرخطی ارتعاش، کمانش و خمش نانوتیر‌های مدرج تابعی دو جهته با نقص اولیه

زمان: دوشنبه 28/09/1401 ساعت: 16-18

اساتید محترم داور:

 دکتر سیما ضیائی- دکتر رضا ابراهیمی

اساتید  محترم راهنما:

دکتر سید محمد زمانی‌نژاد- دکتر سید‌ امین هادی

مکان: دانشکده فنی مهندسی

  چکیده:

   از موارد بسیار مهم در زمینه افزایش مقاومت تیرها در برابر بار‌های وارده و کاهش وزن آن‌ها، اعمال تغییرات بر روی هندسه و جنس ماده این نوع از سازه‌ها می‌باشد. از جمله مواد پیشرفته‌ای که برای تحقق این موضوع می‌تواند بسیار سودمند باشد، کامپوزیت‌ها (مواد مرکب) هستند. یکی از پرکاربرد‌ترین این نوع مواد، کامپوزیت‌های لایه‌ای است. در بین مشکلات استفاده از این کامپوزیت‌ها، می‌توان به ایجاد تنش‌های نامطلوب ناشی از تغییر شکل پلاستیک ناگهانی و پارگی لایه‌ها و همچنین خطر ایجاد ترک اشاره نمود. این تأثیرات نامطلوب با استفاده از مواد مدرج تابعی قابل رفع شدن میباشد. مواد مدرج تابعی، کامپوزیت‌های پیشرفته‌ای هستند که میتوانند برای کاهش تنش و تغییر شکل بسیار مؤثر باشند. در مواد مدرج تابعی، خواص به صورت پیوسته تغییر میکنند، بنابراین شکاف درونی و یا شکاف مرزی وجود ندارد.

    در اینجا تأثیر نقص اولیه بر ارتعاش، کمانش و خمش نانوتیرهای مدرج تابعی دو جهته بررسی شده است. به طور کلی نقص اولیه ممکن است به صورت ناگزیر یا عمدی وجود داشته باشد، و بیشتر در فرایند‌‌های تولید (برای مثال تغییر شکل مواد)، عملیات حرارتی، ماشین‌کاری و غیره ایجاد می‌شود. نوعی از نقص‌ها که بیشتر در سیستم‌های نانو خود را نشان می‌دهد، نقص ناشی از نابجایی اتم‌ها درساختار شبکه اتمی بوده، و به طور کلی‌تر دلیل پیدایش این نوع نقص‌ها اختلال در نظم اتم‌ها در بخشی از شبکه اتمی بوده، که این بی‌نظمی به صورت فقدان اتم‌ها در محل و موقعیت خود یا به صورت قرار گرفتن اتم‌ها در مکانی غیر از جایگاه اصلی خود دیده می‌شود. در اینجا نقص به عنوان یک انحنای اولیه در نظر گرفته می‌شود و غالباً توسط یک تابع تحلیلی (مثلا توابع سینوسی و یا هذلولی) با پارامتر‌های قابل کنترل برای دامنه و محل نقص مدل‌سازی می‌شود.

در اینجا یک نانوتیر مدرج تابعی دو جهته در نظر گرفته‌ایم، که از آلومینیوم به عنوان فلز و آلومینا به عنوان سرامیک  استفاده شده است. با استفاده از تئوری تیر اویلرـ‌‌‌‌برنولی، مدل غیرخطی ون‌‌ـ‌کارمن، تئوری الاسیسیته غیرمحلی ارینگن و اصل همیلتون معادلات دیفرانسیل استخراج می‌شود. در نهایت برای گسسته سازی معادلات استخراج شده از روش عددی گلرکین استفاده می‌کنیم. در این پایان نامه، با تغییرات پارامترهای موجود در تابع نقص، دو نوع کلی نقص بررسی می‌شود، که در هر کدام از حالت‌ها، خمش، بار بحرانی کمانش و فرکانس غیرخطی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در نظرگرفتن پارامتر غیرمحلی، باعث افزایش خمش و کاهش بار بحرانی کمانش در تمام حالت‌ها می‌شود. افزایش دامنه نقص باعث کاهش خمش در نقص نوع اول و دوم می‌گردد. با تیز شدن شکل نقص، خمش و بار بحرانی به ترتیب افزایش و کاهش پیدا می‌کنند. نقص‌هایی که نسبت به مرکز تیر متقارن بوده دارای خصوصیات یکسان بوده و افزایش تعداد نقص باعث کاهش خمش، افزایش بار بحرانی و افزایش فرکانس غیرخطی می‌شود. در واقع می‌توان گفت، در نظرگرفتن تئوری غیرمحلی و افزایش آن باعث نرم‌شوندگی تیر شده است که این نرم‌شوندگی باعث افزایش خیز، پایداری سریعتر نانوتیر، کاهش بار بحرانی کمانش و کاهش ارتعاش می‌شود. همچنین در نظرگرفتن تأثیر نقص هندسی و افزایش آن باعث سختی‌افزایی نانوتیر می‌شود، که این امر موجب کاهش خیز و افزایش ارتعاش می‌گردد. همچنین افزایش تعداد نقص باعث افزایش سختی تیر شده است.

واژه های کلیدی: نانوتیر، ماده مدرج تابعی دو جهته، ارتعاشات غیرخطی، کمانش، خمش، نقص اولیه