دانلود پروژه:روشی نوین برای بررسی انرژی آزاد و قفل‌شده مواد مرکب

تعداد 148 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست

رساله دوره دکتری

مهندسی سازه

روشی نوین برای بررسی انرژی آزاد و قفل‌شده مواد مرکب

چکیده

در مکانیک جامدات نشان داده می­شود که مدل­های ساختاری، فارغ از دقت آن­ها در برآورد پاسخ­ مواد، باید قوانین ترمودینامیک را اقناع نمایند. این الزام تضمین می­کند نتایج به دست آمده از شبیه­سازی عددی­ ناقض قوانین طبیعت نباشند. یکی از رویکردهای پیشرفته در توسعه چنین مدل­هایی استفاده از شکل مناسب برای تابع انرژی آزاد هملهولتز ماده است به گونه­ای که نابرابری استهلاک توسط قوانین رشد متغیرهای داخلی اقناع گردد. بنابراین شناخت ماهیت فیزیکی انرژی آزاد هلمهولتز در ارائه روابط ساختاری سازگار با ترمودینامیک موضوع مهمی است. تاکنون در تمامی مدل­های موجود، متغیرهای داخلی و تابع انرژی آزاد هلمهولتز تنها بر پایه رفتار بزرگ­مقیاس ماده پیشنهاد شده­اند، در حالی که امروزه با توجه به توسعه روش­های عددی و افزایش قدرت محاسباتی سخت­افزارها، می­توان مواد را در سطح ریزساختار شبیه­سازی نمود و نتایج ارزشمندی در دو سطح بزرگ­مقیاس و محلی به دست آورد. در این رساله ابتدا، برای اولین بار به صورت سیستماتیک اثبات می­شود که نرخ انرژی آزاد هلمهولتز مواد جامد با مجموع نرخ انرژی قفل­شده و نرخ انرژی ارتجاعی قابل بازیافت در باربرداری برابر است. سپس، از آنجایی­که تعیین انرژی آزاد و قفل شده در مواد جامد با استفاده از روش­های پیچیده آزمایشگاهی همانند گرماسنجی، دما نگاری و پرتونگاری مادون قرمز صورت گرفته و گاه غیر ممکن است، رساله حاضر برای اولین بار به بررسی امکان به کارگیری نتایج ریزمدل­سازی در تعیین انرژی قفل­شده و آزاد مواد مرکب می­پردازد. در گام دوم و ابتدا در یک مثال کاربردی ساده، ماده­ای­ دوفازی شامل دانه­های ارتجاعی خطی دایره­ای و ماده­ بستر ارتجاعی- خمیری کامل ریزمدل­سازی می­شود و اثر درصد و شکل دانه­ها به عنوان یکی از متغیرهای ریزساختار بر تغییرات انرژی آزاد هملهولتز تحت بارگذاری تک محوری کششی یکنواخت مورد بررسی قرار می­گیرد. سپس یک ماده مرکب سه فازی شامل ماده­ی بستر با رفتار خمیری ـ خسارت، دانه­ها با رفتار ارتجاعی خطی و ناحیه­ی انتقالی بین این دو با رفتار خمیری ـ خسارت ضعیف­تر نسبت به ماده­ی بستر با روش میان­مقیاس شبیه­سازی شده و اثر تغییر مولفه­های ریزساختار مانند توزیع مکانی دانه­ها، درصد حجمی و شکل دانه­ها بر روی انرژی آزاد هلمهولتز در کشش مطالعه می­شود.

کلید واژه­ها: انرژی آزاد هلمهولتز، انرژی قفل ­شده، ترمودینامیک، ریزمدل­ سازی، مواد مرکب، بتن