فایل جدید : دانلود پایان نامه درمورد دینامیکی، نرم افزار، اطلاعات مربوط، مدل غیرخطی- خرید متن کامل

دانلود پایان نامه
ی از تیرهای طرهای [۱]
واضح است که تکیهگاهها در یک سیستم مکانیکی میزان اتلاف انرژی و انعطافپذیری۱۱ آن سیستم را به شدت تحت تأثیر خود قرار میدهند و از آنجایی که میرایی و انعطاف یک سیستم شدیداً بر پاسخ ارتعاشی آن تأثیر میگذارد، ارائه مدلهایی که بتوانند هرچه دقیقتر و واقعیتر میزان آثار نشأت گرفته از قیود را محاسبه کنند، ضروری و اجتناب ناپذیر خواهد بود. همچنین همه مواد دارای مقدار مشخصی میرایی ساختاری۱۲ هستند که این مقدار به جنس و ساختار آن ماده وابسته است و میزان این میرایی نیز بسته به جنس ماده و سیستم مورد نظر میتواند تأثیرگذار باشد [۱].

۱-۲- هدف از انجام این پایان‌نامه و مراحل انجام آن
همانگونه که اشاره شد، تحلیل دقیق سیستمهای مکانیکی همچون تیرها نیازمند اطلاع هرچه واقعیتر از برخی پارامترها ازجمله آثار تکیهگاهی و میرایی ساختاری آن سیستم است. از طرفی یکی از مهمترین آثار ناشی از یک تکیهگاه در یک سیستم، میزان اتلاف انرژی و انعطافپذیری نشأت گرفته از آن تکیهگاه در سیستم است. طراحی، تحلیل و بررسی، فرآیند کنترل و شناسایی عیوب یک سیستم مکانیکی بدون اطلاع از این پارامترها منجر به نتیجهگیریهای غیرواقعی میشود.
در پایاننامه پیش رو یک تیر یک سر درگیر و تیر دو سر درگیر که پارامترهای تکیهگاهی آنها مجهول است، در نظر گرفته میشود. واضح است که پارامترهای سفتی و میرایی تکیهگاهها در پاسخ ارتعاشی تیرهای مذکور نقش عمدهای ایفا میکنند. در این پایاننامه، هر تکیهگاه ثابت با یک پین۱۳ به همراه یک فنر پیچشی خطی۱۴ و یک دمپر پیچشی خطی ویسکوز۱۵ مدل شده است. پین مذکور تنها اجازه حرکت حول محور عمود بر پین را دارد و بقیه جهات را ثابت میکند. در ادامه تلاش میشود تا این پارامترها با استفاده از دادههای اندازهگیری کرنش۱۶ و یا شتاب۱۷، تخمین زده و محاسبه شوند. دادههای اندازهگیری به کمک شبیهسازی۱۸ در نرم افزار انسیس۱۹ فراهم میشوند. در فصلهای بعدی در خصوص این شبیهسازی و روش انجام آن توضیحات بیشتری آورده شده است. همانگونه که اشاره شد، بدست آوردن این پارامترها به روش مستقیم۲۰ بسیار مشکل است و بهترین گزینه برای این امر بهره جستن از روش معکوس۲۱ است. لذا استفاده از روشهای معکوس که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است، میتواند بسیار کارآمد و مناسب باشد. اصولاً یک مسأله معکوس۲۲، یک چارچوب کلی است که برای تبدیل اندازهگیریهای مشاهده شده به اطلاعات مربوط به یک شیء فیزیکی یا یک سیستمی که مورد تحقیق است، مورد استفاده قرار میگیرد. تعریف فوق، یک تعریف کوتاه و مختصری از مسأله معکوس به شمار میرود. در فصلهای بعدی به طور مفصل به توضیح در خصوص روش معکوس پرداخته خواهد شد.

فصل دوم

مروری بر مطالعات پیشین

متن کامل در سایت    40y.ir

۲- فصل دوم: مروری بر مطالعات پیشین

۲-۱- مقدمه
در این فصل به بررسی تاریخچه تحقیقات انجام گرفته در زمینههای ارتعاشات تیرهای طرهای، استفاده از روش معکوس در حل مسائل مختلف مکانیکی، استفاده از فنر و دمپر برای مدل کردن پارامترهای مختلف و شناسایی پارامترهای اتصالات مورد استفاده در تکیهگاهها از قبیل پیچها پرداخته میشود.

۲-۲-تاریخچه ارتعاشات تیرها
کاربرد وسیع تیرهای طرهای در صنایع مختلف بر کسی پوشیده نیست. تاریخچهای بسیار غنی در زمینه ارتعاشات تیرها وجود دارد و در طول دهههای گذشته تحقیقات بسیاری بر روی این سازه پرکاربرد صورت گرفته است. ارورا۲۳ و همکاران [۱] با استفاده از روش پهنای باند نیمهتوانی۲۴ ضریب میرایی ساختاری را برای تیرهای آلومینیومی، برنجی و فولادی بدست آوردند. آنالیز ارتعاشی یک تیر دوار یکی از موضوعات مهم و خاص در مهندسی مکانیک به شمار میرود. رضایی و حسن نژاد [۲] معادلات تحلیلی جدیدی را برای یک تیر ترکدار با تکیهگاههای ساده ارائه دادهاند. آنها با در نظر گرفتن یک مدل غیرخطی، معادلات حرکت یک تیر ترکدار را براساس مدل اغتشاشی۲۵ بدست آوردند. آنان همچنین نتایج حاصله از این معادلات را با نتایج آزمایشگاهی و عددی مقایسه کردند. لیائو لیانگ۲۶ و همکاران [۳] ارتعاشات آزاد و کمانش الاستیک یک تیر ساخته شده از مواد مدرج تابعی۲۷ حاوی ترک لبهباز را با استفاده از تئوری تیر تیموشینکو۲۸ مورد مطالعه قرار دادهاند. در این پژوهش ترک به وسیله یک فنر پیچشی بدون جرم مدل شده است. میشل و موترشید۲۹ [۴] روشی برای محاسبه سختی مجهول در اتصال صلب با استفاده از معادلات متشکل از یک مدل تفاضل محدود و همچنین با استفاده از توابع پاسخ اندازهگیری شده پیشنهاد دادهاند. روش ارائه شده توسط آنها میتواند برای محاسبه خطای اتصالات در مدل تفاضل محدود بکار رود. لی۳۰ [۵] یک روش ساده و یکپارچه برای آنالیز ارتعاشی یک تیر با تکیهگاه کلی ارائه داده است. نتیجه مهم در این مقاله این است که نه تنها همیشه میتوان جابجایی تیر را به وسیله سری فوریه بسط داد، بلکه با این کار سرعت همگرایی افزایش مییابد. جینسو و ژیانگ۳۱ [۶] نشان دادند که چگونه میتوان میرایی وابسته به ماده را در یک آنالیز گذرای دینامیکی در نرم افزار انسیس مشخص کرد. در این مقاله یک تیر طرهای ساده با گزینه میرایی متغیر در انسیس مدل شده است. در همین راستا پراساد و سشو۳۲ [۷] نتایج حاصل از آنالیز مودال آزمایشگاهی از یک تیر با جنسهای مختلف نظیر فولاد، برنج، مس و آلومینیوم را ارائه دادهاند. آنها این تیرها را به وسیله یک چکش ضربه۳۳ به ارتعاش درآورند و توابع پاسخ فرکانسی را در جهت شناسایی فرکانسهای طبیعی، میرایی و شکل مودها بدست آورند.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   پایان نامه جدید : پایان نامه ارشد رایگان درموردنهج البلاغه، پای برهنه، نماز جمعه، آذربایجان- پایان تامه ایران داک

۲-۳-تاریخچه تحلیل معکوس
نخستین بار در سال ۱۹۲۳ در تحقیقاتی که توسط هادمارد۳۴ صورت گرفت به مفهوم بدنهادگی۳۵ و نبود جواب یکتا در بسیاری از مسائل معکوس اشاره شد [۸]. اما از چند دهه پیش تعریف و تحلیل مسائل معکوس در رشتههای مختلف مهندسی و غیرمهندسی آغاز گردیده است و هم اکنون نیز تحقیقات در این زمینه ادامه دارد. در ابتدا، مسائل معکوس در حوزه انتقال حرارت مورد توجه بوده و پس از آن به حوزههای دیگر علمی و مهندسی نیز گسترش یافت.
مسائل معکوس در انتشار موج یکی از اولین مسائل معکوس در مهندسی مکانیک به شمار میرود [۹]. لیو و هان۳۶ [۱۰] در کتاب خود مفصلاً به بحث درباره رویکردهایی برای فرمولبندی۳۷ مسائل معکوس، فرآیندهای تحلیل معکوس و تکنیکهای عددی پرداختهاند. بسیاری از مسائل معکوس مهندسی با استفاده از تکنیکهای مذکور در این کتاب فرمولبندی و پیشنهاد شدهاند و بسیاری از موضوعات مهم مربوط به مسائل معکوس با استفاده از مثالهای ساده، شرح داده شدهاند. در این کتاب همچنین روشهایی برای کار کردن با چنین موضوعاتی ارائه شده است. محققان و پژوهشگران با استفاده از این روشها به حل مسائل معکوس در حوزه مهندسی مکانیک پرداختهاند و میپردازند. در اینجا به تعدادی از مطالعات و پژوهشهایی که صورت گرفته است، میپردازیم:

۲-۳-۱-شناسایی معکوس بارهای ضربهای
از نخستین بررسیهای انجام گرفته در زمینه تخمین بارهای دینامیکی میتوان به مقاله گودیر۳۸ و همکاران [۱۱] اشاره کرد. در این مقاله توزیع زمانی نیروی عمودی وارد به یک نیمصفحه با استفاده از یک معادله انتگرالی که از پاسخ سازه در نقاطی دور از محل اعمال نیرو استفاده میکرد، بدست آمده است. در سلسله مقالاتی که توسط دویل۳۹ [۱۴-۱۲] ارائه شده است، ضربه عرضی وارد به تیرها و ورق شناسایی شده است. وی در آزمایشات خود از کرنشسنج۴۰ برای خواندن پاسخ در نقاط تعیین شده استفاده کرده است. هلندسورث و بازبی۴۱ [۱۵] شتاب تیر یک سر گیردار را در بازه زمانی ۴۰ میکروثانیه اندازهگیری کرده سپس با استفاده از سرعت در الگوریتم معکوس، ضربه وارد به تیر را محاسبه کردند. اینو۴۲ و همکاران [۱۶] مقدار و جهت ضربه اعمالی بر یک تیر با تکیهگاه ساده را در فضای سه بعدی محاسبه کردند، کمیت اندازهگیری شده در این بررسی، کرنش بوده است. زارع و همتیان [۱۷] بارهای اعمالی به یک ورق کامپوزیتی را با استفاده از مقادیر کرنش افقی به عنوان کمیت اندازهگیری محاسبه نمودند. همتیان و همکاران [۱۸] همین مسأله را در حالت غیرخطی نیز تحلیل کردند. کاظمی و همتیان [۱۹] یک روش معکوس برای شناسایی مکان و توزیع زمانی یک تک نیروی ضربهای الاستیک را براساس پاسخهای سازهای زمانمند، ارائه دادهاند.

۲-۳-۲-شناسایی معکوس ثابتهای مواد
میگنوگنا۴۳ [۲۰ و ۲۱] با استفاده از سرعت امواج ماوراصوت به عنوان دادههای رفتار سازه، به محاسبه ثوابت الاستیک بسیاری از کامپوزیتهای ناهمسانگرد پرداختهاند. سوارس۴۴ و همکاران [۲۲] یک تکنیک برای پیشبینی خواص مکانیکی ورقهای کامپوزیتی با استفاده از فرکانسهای ویژه، پاسخ محاسبات مقادیر ویژه عددی، تحلیل حساسیت۴۵ و بهینهسازی ارائه دادهاند. برخی از محققان از روش معکوس مبتنی بر روش المان محدود و اندازهگیریهای استاتیکی [۲۳ و ۲۴] و یا اندازهگیریهای دینامیکی [۲۵ و ۲۶] برای شناسایی ثوابت الاستیکی استفاده کردهاند. برخی دیگر از محققان نیز از روش المان مرزی برای شناسایی ثوابت مواد بهره گرفتهاند [۲۹-۲۷]. همتیان و همکاران [۳۰] یک تکنیک معکوس مبتنی بر روش المان مرزی و آزمایشات الاستواستاتیک برای شناسایی ثوابت الاستیکی مواد دو بعدی اورتوتروپیک و ناهمسانگرد کلی ارائه دادهاند.

۲-۳-۳-مسائل شناسایی ترک و عیوب
شناسایی ترک و عیوب یک دسته مهم از مسائل معکوس با اهمیت کاربردی آشکار است. در طول سه دهه گذشته شناسایی ترک در ماشینها و قطعات سازهای مورد توجه فراوان قرار گرفته است. لیو و لام۴۶ [۳۱] و لام و همکاران [۳۲] از روش المان نواری برای مشخص نمودن ترکهای عمودی و افقی در لمینیتهای ناهمسانگرد استفاده کردهاند. لاو و لو۴۷ [۳۳] یک روش حوزه زمانی۴۸ که در آن پارامترهای یک ترک در یک عضو سازهای به وسیله اندازهگیریهای کرنش و جابجایی بدست آمده است، پیشنهاد دادهاند. در تحقیق آنها، ترک به عنوان یک ترک باز گسسته که به لحاظ ریاضی به وسیله تابع دلتای دیراک۴۹ مدل شده است، لحاظ گردیده است. آنان در تحلیل معکوس خود از روش بهینهسازی همراه با هموارسازی برای شناسایی ترکها استفاده کردهاند. لهله و مایتی۵۰ [۳۴] به هر دو روش مستقیم و معکوس به حل یک تیر تیموشینکو با مقطع عرضی مستطیلی و با یک ترک باز پرداختهاند. تیر مذکور تنها از طرف یکی از سطوح متقارن ارتعاش میکند. آنها همچنین ترک را با یک فنر پیچشی مدل کردهاند. لیو و چن۵۱ [۳۷-۳۵] نیز چندین تکنیک

پاسخی بگذارید