شبیه سازی و  بررسی  کمانش حرارتی و مکانیکی مخازن کامپوزیتی جدار نازک تحت فشار با استفاده از تحلیل المان  محدود

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده.. 1

فصلاول: کلیاتتحقیق

1-1 مقدمه.. 3

1-2 بيانمسأله.. 4

1-3 اهمیتوضرورتانجامتحقيق.. 5

1-4 هدفهایتحقيق.. 5

1-4-1 هدففرعی.. 5

1-5 سؤالهایتحقیق.. 5

1-6 فرضيه‏هايتحقیق.. 6

1-7  ساختارتحقیق.. 6

فصلدوم:ادبیاتوپیشینهتحقیق

2-1 مقدمه.. 8

2-2 مخازنتحتفشار.. 8

2-2-1 روشساختمخازنتحتفشار.. 9

2-2-1-1 روشجوشکاری.. 9

2-2-1-2 روشفورجینگ.. 9

2-2-2 موادمورداستفادهبرایساختمخازن.. 10

2-2-3 طبقهبندیمخازنتحتفشار.. 10

2-2-3-1 طبقهبندیبراساسشکل.. 10

2-2-3-2 طبقهبندیبراساسفشار.. 12

2-2-3-3 طبقهبندیبراساسضخامتجداره.. 12

2-2-4 کاربردها.. 12

2-2-5 تعاریفاولیهدرساختمخازنتحتفشار.. 13

2-2-5-1 فشارودمایکاری.. 13

2-2-5-2 فشارطراحی.. 13

2-2-5-3 درجهحرارتطراحی.. 13

2-2-5-4 حداکثرفشارکاریمجاز.. 14

2-3 کامپوزیتها.. 14

2-3-1 اولینکامپوزیتها.. 14

2-3-2 انواعكامپوزيتها.. 16

2-3-3 کاربردهایکامپوزیتها.. 16

2-3-4 وضعیتصنعتکامپوزیتدرایران.. 17

2-4 کمانشدرمخازن.. 17

2-4-1کمانشحرارتی.. 18

2-4-2 کمانشمکانیکی.. 18

2-4-3چندلایهها.. 19

2-5 تنش در مخازن 19

2-5-1 گونههایتنش.. 23

2-5-2تانسورتنش.. 23

2-6 کرنشدرمخازن.. 26

2-7 روشانجامکار.. 27

2-7-1 روشاجزاءمحدود.. 27

2-7-1-1 آشناییباروشاجزامحدود.. 27

2-7-2 آشناییبانرمافزارآباکوس.. 29

2-7-2-1 تاریخچهآباکوس.. 30

2-7-2-2 قابلیتهایآباکوس.. 30

2-7-2-3مبانینرم‌افزارآباکوس.. 31

مرحلهپیشپردازش.. 31

مرحلهپردازش.. 31

مرحلهپسپردازش.. 32

2-7-2-4 ماژولهادرآباکوس.. 32

2-7-2-5  نموداردرختی.. 33

2-7-3 روشبهینهسازی.. 34

2-7-3-1 مراحلحلیکمسئلهبهینهسازی.. 34

2-7-3-2 کاربردهایبهینه‌سازیدرمهندسی.. 35

2-7-3-3 الگوریتم‌هایبهینه‌سازی.. 36

2-7-3-3-1 الگوریتمبهینه‌سازیرقابتاستعماری.. 37

2-3-4-2-2-1- استعمارگراناولیهتولیدشدهومستعمراتآن‌ها.. 38

2-8 مروربرادبیاتوسوابقمربوطه.. 41

2-8-1 خاجازکشور.. 41

2-8-2 داخلکشور.. 41

فصلسوم: روششناسیتحقیق

3-1 مقدمه.. 44

3-2 تئوریحلمساله.. 45

3-2-1 مدلسازی.. 45

3-2-1-1 روشاجزایمحدود.. 45

3-2-2 روشبهینهسازی.. 48

3-2-2-1- بهینه‌سازیسازه‌هایمهندسی.. 49

3-2-2-2 الگوریتم‌هایبهینه‌سازی.. 49

3-2-2-2-1 الگوريتمژنتيك.. 49

3-2-2-2-2 الگوریتمبهینه‌سازیرقابتاستعماری.. 52

فصلچهارم: نتایجوبحث

4-1 مشخصاتهندسیمخزن.. 57

4-2 نتایجحاصلازمدلسازیآباکوسمخزنبهشرحذیلمیباشد:.. 58

فصلپنجم: بحثونتیجهگیری.. 78

5-1 نتیجهگیری.. 80

5-2- جمعبندینتایج.. 81

5-3 پیشنهادات.. 81

منابع.. 83

منابعفارسی.. 83

منابعانگلیسی.. 84

ضمائم.. 86

 

 

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل 2-1 روش جوشکاری در ساخت مخازن……………………………………………………………………………….  9

شکل 2-2 نمونه یک مخزن تحت فشار استوانه اي………………………………………………………………………… 11

شکل 2-3 نمونه یک مخزن تحت فشار کروی………………………………………………………………………………. 11

شکل 2-4 مخزن گاز پروپان مایع در خودرو…………………………………………………………………………………. 13

شکل 2-5 تانسور تنش………………………………………………………………………………………………………………  24

شكل2-6نمودار درختی…………………………………………………………………………………………………………… 33

شكل2-7 فرايند يا تابعي که بهينه‌سازي مي‌شود……………………………………………………………………………. 34

شكل 2-8 انتخاب کشورها در الگوریتم رقابت استعماری ……………………………………………………………… 38

شکل 2-9 تعداد مستعمرات هر استعمارگر…………………………………………………………………………………..  38

شكل 2-10 چگونگی جابجایی کشور مستعمره در راستای سیاست جذب…………………………………………39

شکل 2-11 حذف یک استعمارگر در هر دوره تکرار الگوریتم………………………………………………………… 39

شكل 2-12 ساختار الگوریتم رقابت استعماری…………………………………………………………………………….. 40

شکل 3-1 مخزن مدلسازی شده………………………………………………………………………………………………….. 47

شكل 3-2 فرايند يا تابعي که بهينه‌سازي مي‌شود…………………………………………………………………………… 48

شکل 3-3 ساختار الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………………… 52

شكل 3-4 ساختار الگوریتم رقابت استعماری………………………………………………………………………………. 53

شکل 4-1  مخزن مدلسازی شده…………………………………………………………………………………………………. 57

شکل 4-1  مخزن مدلسازی شده…………………………………………………………………………………………………. 57

شکل 4-2  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 45………………………………………………………………………….59

شکل 4-3  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 55…………………….. ………………………………………………….. 60

شکل 4-4  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 65…………………….. ………………………………………………….. 60

شکل 4-5  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 85…………………….. ………………………………………………….. 61

شکل 4-6  کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه 45…………………………………………………………………………..61

شکل 4-7  کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه55 ……………………………………………………………………………62

شکل 4-8کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه65………………………………………………………………………………62

شکل 4-9 کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه75 …………………………………………………………………………….63

شکل 4-10کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه85……………………………………………………………………………..63

شکل 4-11کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه 45…………………………………………………………………………….64

شکل 4-12کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه 55…………………………………………………………………………….64

شکل 4-13کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه 65……………………………………………………………………………65

شکل 4-14کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه75…………………………………………………………………………….65

شکل 4-15 کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه85…………………………………………………………………………….66

شکل 4-16بهینه سازی الگوریتم ژنتیک کمانش حرارتی………………………………………………………………….67

شکل 4-17بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری کمانش حرارتی………………………………………………….67

شکل 4-18  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 45…………………… …………………………………………………..72

شکل 4-19  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 55…………………… …………………………………………………..72

شکل 4-20  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 65…………………….. …………………………………………………73

شکل 4-21  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 75…………………….. …………………………………………………73

شکل 4-22  کامپوزیت آرامید اپوکسی با زاویه 85…………………….. ………………………………………………… 74

شکل 4-23  کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه 45…………………………………………………………………………74

شکل 4-24  کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه55 ………………………………………………………………………….75

شکل 4-25کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه65……………………………………………………………………………75

شکل 4-26 کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه75 …………………………………………………………………………..76

شکل 4-27کامپوزیت کربن اپوکسی با زاویه85……………………………………………………………………………..76

شکل 4-28کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه 45……………………………………………………………………………77

شکل 4-29کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه 55……………………………………………………………………………77

شکل 4-30کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه 65…………………………………………………………………………..78

شکل 4-31کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه75……………………………………………………………………………78

شکل 4-32 کامپوزیت شیشه اپوکسی با زاویه85……………………………………………………………………………79

شکل 4-33بهینه سازی الگوریتم ژنتیک کمانش مکانیکی…………………………………………………………………80

شکل 4-34بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری کمانش مکانیکی…………………………………………………80

 

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار 4-1 مربوط به کامپوزیت Aramid -Epoxy…………………………………………………………………………………… 68

نمودار4-2 مربوط به کامپوزیت Glass – Epoxy………………………………………………………………………………………. 68

نمودار4-3 مربوط به کامپوزیت Carbon – Epoxy…………………………………………………………………………………….69

نمودار4-4 بهینه شده کمانش حرارتی………………………………………………………………………………………………………. 70

نمودار 4-5 مربوط به کامپوزیت Aramid -Epoxy…………………………………………………………………………………… 81

نمودار 4-6 مربوط به کامپوزیت Glass -Epoxy……………………………………………………………………………………… 82

نمودار4-7 مربوط به کامپوزیت Carbon -Epoxy……………………………………………………………………………………… 83

نمودار 4-8 بهینه شده کمانش مکانیکی……………………………………………………………………………………………………  84

نمودار 4-9 تنش – زمان آرامید اپوکسی…………………………………………………………………………………………………… 69

نمودار 4-10 تنش – زمان کربن اپوکسی………………………………………………………………………………………………….. 69

نمودار4-11 تنش – زمان شیشه  اپوکسی…………………………………………………………………………………………………. 70

نمودار4-12 بهینه شده تنش-زمان…………………………………………………………………………………………………………… 70

نمودار 4-14 کرنش – زمان کربن  اپوکسی………………………………………………………………………………………………. 71

نمودار 4-13 کرنش – زمان آرامید  اپوکسی ……………………………………………………………………………………………..71

نمودار 4-16بهینه شده کرنش-زمان…………………………………………………………………………………………………………. 72

نمودار 4-15 کرنش – زمان شیشه  اپوکسی……………………………………………………………………………………………… 72

نمودار4-17 تنش – طول آرامید  اپوکسی………………………………………………………………………………………………… 73

نمودار4-18 تنش – طول کربن  اپوکسی………………………………………………………………………………………………….. 73

نمودار 4-19تنش – طول شیشه  اپوکسی…………………………………………………………………………………………………. 74

نمودار 4-20 بهینه شده تنش-طول………………………………………………………………………………………………………….. 74

نمودار 4-22 تغییر مکان – زمان کربن  اپوکسی………………………………………………………………………………………… 75

نمودار 4-21 تغییر مکان – زمان آرامید  اپوکسی………………………………………………………………………………………. 75

نمودار 4-23 تغییر مکان – زمان شیشه  اپوکسی……………………………………………………………………………………….. 75

نمودار 4-24 بهینه شده تغییر مکان-زمان…………………………………………………………………………………………………. 76