%36تخفیف

دانلود پروژه:بررسی رفتار کمانشی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی دارای گشودگی هندسی

تعداد94 صفحه در فایل word

كارشناسي ارشد

در رشتهمهندسی عمران گرایش سازه­

بررسی رفتار کمانشی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی دارای گشودگی هندسی

چکیده

سازه‌های کامپوزیتی به طور گسترده‌ای درسازه‌های هوافضا، صنایع حمل‌ و نقل و کشتی‌سازی بکار می‌رود. کاربرد فراوان این سازه‌ها به خاطر وزن کم آن‌ها در برابر سازه‌های فلزی است. بر حسب نوع استفاده از این سازه‌ها، گشودگی یا دریچه‌هایی نیزدر این سازه‌ها تعبیه می‌شود. وجود بار فشاری ولزوم طراحی بهینه در این سازه‌ها،باعث می‌شودتا رفتار کمانشی آن‌ها مورد توجه و بررسی واقع شود. در این بین به دلیل داشتن ناپیوستگی‌های هندسی شامل حفره و نقص‌های ساختی، به صورت فزاینده‌ای مستعد داشتن تمرکز تنش و ناپایداری می‌باشند. بنابراین، بررسی اثرات حفره روی ظرفیت باربری و رفتار کمانشی، ضروری می‌باشد.در این پایان‌نامه پس از معرفی سازه‌های پوسته‌ای، تعریف مواد مرکب و سازه‌های کامپوزیتی به بررسی پدیده کمانشخطی و کمانش پوسته‌های استوانه‌ای حفره­دار پرداخته می‌شود. ‌در انتهای پایان‌نامه، مدلسازي و آنالیز پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی با ضخامت و طول ثابت، دارای حفره بیضوی و دایروی شکل که به صورت محوری تحت بار فشاری قرار گرفته‌اند و همچنين اثر تغییر زاویه‌ قرارگیری حفره بیضوی و تغییر قطر حفره بیضوی روی رفتار کمانشی اين پوسته‌ها به کمک نرم‌افزار المان محدود انجام گرفته است. برای صحت سنجی از نتایج آزمایشگاهی و عددی استفاده شده است كه بين اين نتايج و نتايج  بدست آمده از نرم‌افزار هم‌خوانی خوبی وجود دارد.

کلمات کلیدی:مواد مرکب، کمانش، پوسته استوانه‌ای، گشودگی هندسی

فهرست

فصل 1:مقدمه و پیشینه تحقیق 1

1-1- مقدمه 2

1-1-1-تعريفکمانش 2

1-1-2-عواملموثربرپدیدهکمانش 3

1-1-3-پیشینهتحقیقبرروینقشحفره‌هادرسازه‌ها 4

1-1-4-معرفیپایاننامه 6

فصل2: تعریف پوسته ها و آشنایی با مواد مرکب 7

2-1- آشناییباپوسته‌ها 8

2-2-انحناءدرپوسته‌ها 8

2-3-انواعهندسیپوسته‌ها 8

2-4-کاربردسازه‌هایپوسته‌ای 10

2-5- نفوذایستا 10

2-6- باربریسازه‌ایپوسته‌ها 11

2-7- موادمرکب 11

2-8- اجزایموادمركب 12

2-8-1- ماتریس 12

2-8-2- تقويتكننده‌ها 12

2-9- مزيت‌هايموادمرکب 13

2-10-کاربردکامپوزیت‌ها 13

2-11-لایه‌چینیموادمرکب 14

2-11-1-تک‌لايه‌ها 14

2-11-2-چند‌لايه‌ها 14

2-12- رفتارمکانیکیکامپوزیت‌ها 14

2-12-1- رفتارماكرومكانيكيكلايه[27] 16

2-12-2- ثابت‌هايمهندسيبرايموادارتوتروپ 19

فصل3: تحلیل کمانش خطی و غیر خطی پوسته های استوانهای 21

3-1- تئوریخطیپوسته‌ها 22

3-2- تئوریغیرخطیپوسته‌ها 23

3-3- پایداریپوسته‌هایاستوانه‌ای 23

3-4-روش‌هایبررسیپایداریسازه‌ها 25

3-4-1- روشاستاتیکی 25

3-4-2- روشانرژی 25

3-4-3- روشارتعاشی 26

3-5- علتوقوعپدیدهکمانش 26

3-6- روش‌هایتحلیلکمانش 26

3-6-1- تحليلخطي 26

3-6-2- تحليلغير‌خطي 26

3-7- انواعمسائلغیرخطی 27

3-7-1- تغییرشرایطحاکمبرمسئله 27

3-7-2- تغییرشکل‌هایبزرگ 27

3-7-3- رفتارغیرخطیمواد 27

3-8- استوانه‌هایتقویتنشدهتحتبارفشاری 29

فصل4: اعتبار سنجی کمانش با نرم افزار آباکوس 32

4-1- مقدمه 33

4-2- انتخابنرم‌افزار 33

4-3- شرحنرم‌افزار 34

4-4- کمانشپوستهاستوانه‌ایکامپوزیتیدارایحفرهدایروی 35

4-4-1- ابعادسازه 35

4-4-2- خواصمواد 36

4-4-3- شرايطمرزي 36

4-4-4- شرحتحلیلخطی 37

4-5- تحليلغيرخطيكمانشپوسته 39

4-6- کمانشپانلکامپوزیتیحفره‌دارتحتبارفشاری 40

4-7- نتایجتحلیلعددی 41

4-8- کمانشصفحهمربعیکامپوزیتیدارایحفرهبیضوی 43

4-8-1- ابعادسازه 44

4-8-2- مشخصاتمکانیکی 44

4-8-3- شرایطمرزیوبارگذاری 45

4-8-4- شرایطمرزیوبارگذاریپوستهباآباکوس 45

4-8-5- تأثيرتغییرشعاعحفرهبرظرفیتکمانشپوسته‌هاياستوانه‌اي 46

فصل5: بررسی عددی رفتار کمانشی پانل کامپوزیتی حفره دار 49

5-1- مقدمه 50

5-2- معرفيسازه 50

5-3- خواصمکانیکی 50

5-4- انواعشرایطمرزیدرتحلیلخطی 51

5-5- هدفتحليلخطی 51

5-5-1- بررسیتغییرزاویهقرارگیریحفره 51

5-5-2- بررسیتغییرقطرحفره 52

5-6- مراحلتحلیلخطیبانرم‌افزاراجزایمحدودآباکوس 53

5-7- تعریفویژگیهایمادهپانلکامپوزیتی 54

5-8- مش‌بندیالمانمحدودپانل 55

5-9- تعریفشرایطمرزیوبارگذاریتحلیلخطی 1 60

5-10- تعریفشرایطمرزیوبارگذاریتحلیلخطی 2 60

5-11- تحلیلخطی (مقادیرویژه) 60

5-11-1- مودشکل‌هایکمانشیتحلیلخطی 1 60

5-11-2- مودشکل‌هایکمانشیتحلیلخطی 2 62

5-12- بررسیاثرشرایطمرزیدرظرفیتکمانشپانل 64

5-13- تأثيرتغييرزاویهحفرهبرظرفیتکمانشپوسته‌هاياستوانه‌اي 64

5-13-1- تأثيرتغييرزاویهحفرهبرظرفیتکمانشپانل ( شرایطمرزی 1) 65

5-13-2- تأثيرتغييرزاویهحفرهبرظرفیتکمانشپانل ( شرایطمرزی 2) 66

5-14- تأثيرتغییرشعاعحفرهبرظرفیتکمانشپوسته‌هاياستوانه‌اي 68

5-14-1- شرایطمرزی (1) 68

5-14-2- شرایطمرزی (2) 70

5-15- بحثدرنتایج 71

5-15-1- بحثدرنتایجشرایطمرزی (1) 71

5-15-2- بحثدرنتایجشرایطمرزی (2) 71

فصل6: نتیجه گیری وپیشنهاد جهت تحقیقات آتی 72

6-1- نتيجهگيري 73

6-2- پيشنهاداتجهتتحقيقاتآتي 74

فهرست‌منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….75
فهرست شکل‌ها

 

شکل       صفحه

شکل( ‏2‑1):انواعسازهپوسته‌ایباسطوحانتقالی…………. 9

شکل (‏2‑2): انواعسازهپوسته‌ایباسطوحدورانی…………. 9

شکل ( ‏2‑3): انواعسازهپوسته‌ایباسطوحخطی………….. 10

شکل(‏2‑4): نمونه‌ايازتركيبقرارگيريلايه‌هادرچند‌لايه‌ها     14

شکل(‏2‑5): تغییرشکلناشیازبرشوکشش……………….. 15

شکل( ‏3‑1): نمایشنیرو‌هاولنگرهایپوسته……………. 24

شکل (‏3‑2): مقایسهرفتارخطیوغیرخطی………………. 27

شکل(‏3‑3): نمودارتنشبرحسبکرنش………………….. 28

شکل( ‏3‑4): نمودارتنش-كرنش،رفتارالاستیک-پلاستیکدوخطی   28

شکل(‏3‑5): نمودارتنش-كرنش،رفتارالاستیک-پلاستیککاملاخطی  29

شکل (‏3‑6): پوستهاستوانهایتحتبارفشارییکنواخت         29

شکل (‏3‑7): کمانشموضعیپوسته……………………. 30

شکل (‏3‑8): داده‌هایتستومنحنیطراحیبرایاستوانهتحتبارمحوری    31

شکل (‏4‑1): هندسهپوسته………………………… 36

شکل(‏4‑2): شرایطمرزی………………………….. 37

شکل (‏4‑3):نموداربار- جابجايي………………….. 39

شکل (‏4‑4): نموداربار- جابجاييدرمرجع]37[………… 40

شکل (‏4‑5): پانلکامپوزیتی……………………… 41

شکل (‏4‑6): نمودارتحلیلغیرخطیانجامگرفتهبرویپانلحفره‌دار 42

شکل (‏4‑7): نمودارتحلیلعددیانجامگرفتهبرویپانلحفره‌داردرمرجع  [24]……………………………………………… 42

شکل (‏4‑8): نمودارتحلیلتجربیانجامگرفتهبرویپانلحفره‌داردرمرجع  [24]……………………………………………… 43

شکل (‏4‑9): مشخصاتهندسیصفحهمربعیکامپوزیتی……….. 44

شکل (‏4‑10): شرایطمرزیوبارگذاری………………… 45

شکل (‏4‑11):تغییرظرفیتکمانشصفحهمربعیدرمرجع]25[باتغییرقطرحفرهوقتیa=0    47

شکل (‏4‑12): بررسیاثرتغییرقطرحفرهبربارکمانشصفحهمربعیبانرم‌افزاراجزایمحدودآباکوسوقتیa=0………………………………………….. 47

شکل (‏4‑13):تغییرظرفیتکمانشصفحهمربعیدرمرجع]25[باتغییرقطرحفرهوقتیa=90   48

شکل (‏4‑14): بررسیاثرتغییرقطرحفرهبربارکمانشصفحهمربعیبانرم‌افزاراجزایمحدودآباکوسوقتیa=90…………………………………………. 48

شکل (‏5‑1): پانلکامپوزیتیپلی‌استر–شیشه…………… 50

شکل (‏5‑2): انواعشرایطمرزیدرتحلیلخطی……………. 51

شکل (‏5‑3): تغییرموقعیتحفرهبصورتتدریجی………….. 52

شکل (‏5‑4):مشخصاتهندسیپانلکامپوزیتی…………….. 52

شکل (‏5‑5): تغییرقطرحفرهبیضویهم‌راستابامحورz‌……… 53

شکل (‏5‑6): نمایشلایه‌هایپانل……………………. 55

شکل (‏5‑7): دسته‌بندیالمان‌هایآباکوسبرحسبخانوادهالمان  58

شکل (‏5‑8):تقسیمبندیالمان‌هایدوبعدیوسهبعدیبرحسبشکل    58

شکل (‏5‑9): تقسیمبندیالمان‌هایدوبعدیوسهبعدیبرحسبدرجه  59

شکل (‏5‑10): مودشکلکمانشیاول…………………… 61

شکل (‏5‑11): مودشکلکمانشیدوم…………………… 61

شکل (‏5‑12): مودشکلکمانشیسوم…………………… 61

شکل (‏5‑13): مودشکلکمانشیچهارم…………………. 61

شکل (‏5‑14): مودشکلکمانشیپنجم………………….. 62

شکل (‏5‑15): مودشکلکمانشیاول…………………… 62

شکل (‏5‑16): مودشکلکمانشیدوم…………………… 63

شکل (‏5‑17): مودشکلکمانشیسوم…………………… 63

شکل (‏5‑18): مودشکلکمانشیچهارم…………………. 63

شکل (‏5‑19): مودشکلکمانشیپنجم………………….. 64

شکل (‏5‑20):تغییرظرفیتکمانشپانلحفرهدارb/a = 0.5 , c/a = 0.1(1)    65

شکل (‏5‑21):تغییرظرفیتکمانشپانلحفره‌دارb/a = 0.4 , c/a = 0.2 (1)   65

شکل (‏5‑22):کمانشپانلبامشخصاتحفرهb/a = 0.3 , c/a = 0.2(1)   66

شکل (‏5‑23): تغییرظرفیتکمانشپانلحفرهدارb/a = 0.5 , c/a = 0.1(2)   66

شکل (‏5‑24):تغییرظرفیتکمانشپانلحفره‌دارb/a = 0.4 , c/a = 0.2 (2)   67

شکل (‏5‑25):کمانشپانلبامشخصاتحفرهb/a = 0.3 , c/a = 0.2(2).. 67

شکل (‏5‑26):تغییرظرفیتکمانشباتغییرشعاعحفره (0 = a )(1) 69

شکل (‏5‑27):تغییرظرفیتکمانشباتغییرشعاعحفره ( 90 = a )(1)   69

شکل (‏5‑28):تغییرظرفیتکمانشباتغییرشعاعحفره (0 = a )(2) 70

شکل (‏5‑29):تغییرظرفیتکمانشباتغییرشعاعحفره ( 90 = a )(2)   70

فهرست جداول

جدولصفحه

 

جدول(‏4‑1):خواصمکانیکیگرافیت- اپوکسی 36

جدول (‏4‑2): مقاديرمقايسه‌ايبارهايكمانشي 38

جدول( ‏4‑3): مقایسهنتایجتحلیلخطیباغیرخطی 40

جدول (‏4‑4): مشخصاتمکانیکیگرافیتاپوکسی 41

جدول (‏4‑5): مشخصاتمکانیکیصفحهکامپوزیتی 44

جدول (‏5‑1): خواصکامپوزیتیپلی‌استر – شیشه 50

جدول( ‏5‑2):تعدادالمان‌هاوگره‌هایبکاررفتهدرپانلحفره‌دارb/a = 0.5 , c/a = 0.1 55

جدول (‏5‑3): تعدادالمان‌هاوگره‌هایبکاررفتهدرپانل‌حفره‌دارb/a = 0.4 , c/a = 0.2 56

جدول (‏5‑4): تعدادالمان‌هاوگره‌هایبکاررفتهدرپانل‌حفره‌دارb/a = 0.3 , c/a = 0.2 56

جدول (‏5‑5): مقادیرویژهپنجمودشکلاولدرپانلباشرایطمرزی1 62

جدول (‏5‑6): مقادیرویژهپنجمودشکلاولدرپانلباشرایطمرزی 2 64

جدول (‏5‑7):مقایسهظرفیتکمانشپانل 64

 

معرفی علائم

 

scr: تنش بحرانی

ijt: تانسور تنش برشی

s: تنش

:G12 مدول سختی در صفحه اصلی 2-1

e: کرنش

u12: ضریب پواسون کرنش جانبی در جهت 2 برای تنش اعمالی جهت 1

t: ضخامت پوسته

E1: ضریب الاستیسیته در جهت اصلی 1

r: شعاع پوسته

E2: ضریب الاستیسیته در جهت اصلی 2

x: متغیر xدر صفحه xy

uij:ضریب پواسون کرنش جانبی در جهت iبرای تنش اعمالی جهتj

y: متغیر yدر صفحه xy

xE: ضریب الاستیسیته در جهت x

w: کار انجام شده در المان

Ey: ضریب الاستیسیته در جهت y

dij: ماتریس نرمی

Gxy: مدول صلابت در صفحهx-y

EijLm: ماتریس سختی

q: زاویه بارگذاری با صفحه اصلی 1

Cij: ماتریس ضرایب

D: سختی خمشی المان پوسته‌ای

s ij: تانسور تنش نرمال

Mx: لنگر خمشی المان حول محور x

g12: کرنش برشی در صفحه اصلی2-1

My: لنگر خمشی المان حول محور y

g23: کرنش برشی در صفحه اصلی3-2

Mxy: لنگر خمشی المان در صفحه x-y

g13: کرنش برشی در صفحه اصلی3-1

W: تغییر شکل عرضی المان

xN: نیروی محوری اولیه جهت x

Nx 0:نیروی محوری ثانویه جهت x

yN: نیروی محوری اولیه جهت y

Ny 0:نیروی محوری ثانویه جهت

yNxنیروی برشی اولیه صفحه x-y

yN0x: نیروی برشی ثانویه صفحه x-y

u: تغییر شکل المان در جهت x

v: تغییر شکل المان در جهت  y

w: تغییر شکل المان در جهت z

a: طول بعد المان

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه:بررسی رفتار کمانشی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی دارای گشودگی هندسی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo