تاریخ دفاع: 1405/7/27
دانشجو

مهدی اسمعیل زاده

دانشکده / گروه آموزشی فنی مهندسی | گروه مهندسی مکانیک

تحلیل تئوری کمانش حرارتی ورق ذوزنقه ای شکل مرکب ترکیبی تقویت شده با الیاف کربن و آلیاژ های حافظه دار

استاد راهنما محمدحسین یاس

چکیده

چکیدهدر این پژوهش، اثر ترکیبی آلیاژهای حافظه­دار و نانولوله های کربنی بر کمانش حرارتی ورق‌های ذوزنقه‌ای شکل مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی، تحلیل تئوری رفتار این ورق‌های کامپوزیت   تقویت شده تحت بارگذاری حرارتی به­منظور طراحی سازه‌های مقاوم‌تر و پایدارتر در برابر دماهای بالا می­باشد. بدین منظور، معادلات حاکم بر رفتار ورق بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج شد. برای بررسی ورق‌های با هندسه غیرمستطیلی، با استفاده از تبدیل مختصات، دامنه فیزیکی ورق به یک دامنه محاسباتی استاندارد نگاشت گردید. سپس معادلات حاکم و شرایط مرزی با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته (GDQ) گسسته‌سازی شده و دمای بحرانی کمانش از حل مسئله مقدار ویژه به دست آمد. همچنین برای ارزیابی دقت روش حل، نتایج حاصل با نتایج موجود در منابع مقایسه و همگرایی روش عددی بررسی شد. در ادامه، تاثیر پارامترهای مختلف شامل نسبت ابعادی و نسبت ضخامت به عرض ورق، هندسه و زوایای ورق، شرایط مرزی، زاویه لایه‌چینی و جهت قرارگیری سیم‌های آلیاژ حافظه‌دار، کسر حجمی SMA و میزان پیش‌کرنش آن بر دمای بحرانی کمانش مورد بررسی قرار گرفت. همچنین عملکرد کامپوزیت پایه با حالت‌های تقویت‌شده توسط SMA، CNT و ترکیب همزمان این دو تقویت‌کننده مقایسه شد. نتایج نشان داد که افزودن نانولوله‌های کربنی، به‌طور کلی با افزایش سختی موثر کامپوزیت، موجب بهبود پایداری حرارتی و افزایش دمای بحرانی کمانش می‌شود. در مقابل، میزان اثرگذاری سیم‌های آلیاژ حافظه‌دار به پارامترهایی مانند ضخامت ورق، هندسه، شرایط مرزی و دمای فعال‌شدن آن‌ها وابسته است. در برخی ورق‌های بسیار نازک، کمانش پیش از فعال‌شدن موثر SMA رخ می‌دهد و در چنین شرایطی استفاده از سیم‌های حافظه‌دار به‌تنهایی لزوماً موجب افزایش دمای بحرانی نمی‌شود. با این حال، حضور CNT می‌تواند با افزایش سختی سازه، وقوع کمانش را به تاخیر انداخته و شرایط را برای فعال‌شدن SMA و ایجاد تنش بازیابی فراهم کند. از این رو، در بسیاری از حالات بررسی‌شده، استفاده همزمان از CNT و SMA نسبت به استفاده جداگانه از هر یک، بهبود بیشتری در پایداری حرارتی نشان داد. به‌عنوان نمونه، در یکی از حالات مورد بررسی، ترکیب همزمان این دو تقویت‌کننده موجب افزایش اختلاف دمای بحرانی کمانش تا حدود ??? درصد نسبت به کامپوزیت پایه شد. همچنین بررسی همگرایی نشان داد که استفاده از ?? نقطه گرهی در هر راستا برای دستیابی به نتایج همگرا کافی است..