الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 58000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۹۲
کد مقاله
CVL92
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تحلیل کمانش الاستیسیته غیرخطی جزء محدود سه بعدی B-spline ورق های FGM مستطیلی تحت بارهای غیر یکنواخت لبه ای با استفاده از یک مدل میکرو مکانیکی
نام انگلیسی
۳D B-spline finite element nonlinear elasticity buckling analysis of rectangular FGM plates under non-uniform edge loads, using a micromechanical model
تعداد صفحه به فارسی
۴۷
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۲
کلمات کلیدی به فارسی
کمانش غیر خطی, بار غیر یکنواخت لبه ای, الاستیسیته سه بعدی, مواد هدفمند, المان سه بعدی مکعبی B-spline, ورق مستطیلی
کالج مهندسی مکانیک، دانشگاه فن آوری خواجه نصیرالدین طوسی،تهران، ایران
مرکز تعالی سازه های هوشمند وسیستم های دینامیکی، ایران
دپارتمان مهندسی مکانیک، دانشگاه تکنولوژی امیرکبیر، تهران، ایران
الزویر
مرجع به انگلیسی
Composite Structures; Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran; Center of Excellence in Smart Structures and Dynamical Systems, Iran; Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran; Elsevier
کشور
ایران
تحلیل کمانش الاستیسیته غیرخطی جزء محدود سه بعدی B-spline ورق های FGM مستطیلی تحت بارهای غیر یکنواخت لبه ای با استفاده از یک مدل میکرو مکانیکی
چکیده
تاکنون تحلیل کمانش سه بعدی ورق ها با عملکرد درجه بندی شده یا ورقه های هدفمند تحت اثر بارهای فشاری صفحه ای غیر یکنواخت مورد بررسی قرار نگرفته است. تنها تحقیق انجام شده در این زمینه بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول با استفاده از قانون اختلاط [۱] انجام شده است. در این مقاله، تحلیل الاستیسیته سه بعدی غیر خطی انرژی محور جهت بررسی ورق های هدفمند تحت اثر فشار صفحه ای غیر یکنواخت مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین مطالعه مقایسه ای انجام شده در این مقاله نشان می دهد که قانون اختلاط عموما جهت تعیین خصوصیات موثر مصالح نا مناسب می باشد. به همین دلیل، به جای آن از یک مدل میکرومکانیکی استفاده شده است. بر خلاف های تحلیل های عددی بر مبنای تغییر مکان یا تحلیل الاستیسیته شبه تحلیلی رایج ( با پیوستگی-)، فرمول های این تحقیق به صورت -پیوسته به دلیل استفاده از المان سه بعدی مکعبی B-spline پیشنهادی می باشد. تحلیل کمانش از طریق یک روش دو مرحله ای که در آن تنش های پیش کمانش در ابتدا تعیین می شوند، صورت می گیرد. ضمن این که از یک راه حل اجزاء محدود غیر خطی وزنی باقی مانده استفاده می شود. بار[۲] کمانشی مربوط به هر ۸ نوع الگوی توزیع بار پذیرفته شده بر اساس مفهوم سختی هندسی[۳] تعمیم یافته اعمال می شود. تحقیقات پارامتریک مختلفی انجام شده و همچنین شرایط مرزی مختلف جهت استخراج نتایج دقیق تر مورد نظر قرار گرفته اند.
کلید واژه ها: کمانش غیر خطی[۴]؛ بار غیر یکنواخت[۵] لبه ای؛ الاستیسیته سه بعدی؛ مواد هدفمند؛ المان سه بعدی مکعبی B-spline؛ ورق مستطیلی [۶]
کمانش الاستیسیته غیرخطی جزء محدود سه بعدی B-spline ورق های FGM
۱- مقدمه
به غیر از زیرسازه ها، مولفه های دیگری نظیر صفحات و بخش های پوسته مانند تشکیل دهنده المان های اصلی باربری نظیر فضا پیماها، هوانوردی، زیر دریایی، راه آهن و خودرو های معمولی می باشند. یکی از مودهای شکست احتمالی این نوع از عناصر پوسته ای، صفحه ای یا ورقی، کمانش تحت بارهای صفحه ای فشاری زیاد می باشد. واضح است که توزیع بارهای صفحه ای اعمال شده توسط المان های اطراف بر روی مرز های هر کدام از قسمت های ورق ها به صورت غالبا غیر خطی می باشد. در برخی از مواقع لایه های فوقانی و تحتانی سازه های از نوع ورق می بایست بر مبنای ضوابط طراحی مختلفی باشند؛ موضوعی که نیاز جهت استفاده از مواد هدفمند را مطرح می سازد.
چندین تحلیل کمانشی بر روی ورق های هدفمند قرار گرفته تحت اثر بارهای مکانیکی یکنواخت، با در نظر گرفتن پیچیدگی های مختلف انجام شده است. شریعت به مطالعه کنترل کمانش فعال ورق های هدفمند هیبریدی تحت بارهای ترمو-الکترو مکانیکی پرداخته است. علی پور و شریعت به بررسی کمانش ورق های FGM ویسکوالاستیک با ضخامت مختلف بر روی شالوده های الاستیک تحت تنش های فشاری شعاعی[۷] پرداخته است. علی پور و شریعت به تحلیل ضخامت متغیر ورق های مدور هدفمند دو سویه با ضخامت[۸] متغیر با شالوده های الاستیک غیر یکنواخت پرداخته اند.
با توجه به این که المان های از نوع ورق سازه های پیچیده در برابر بارهایی با منشا متفاوت و مسیر انتقال بار پیچیده آسیب پذیر می باشند، لذا به ندرت بارهای لبه ای با توزیع یکنواخت برای المان های اشاره شده رخ می دهند. چندین تحلیل کمانشی تحت بارهای حرارتی غیر یکنواخت توسط محققین مختلف انجام شده است. با این حال، به غیر از تنها یک تحقیق، تحلیل کمانش تحت بار های لبه ای غیر یکنواخت مکانیکی به ندرت برای ورق های کامپوزیت ایزوتروپیک یا دارای پوشش با استفاده از تئوری های ورق مرتبه اول (کلاسیک یا تغییر شکل برشی[۹]) انجام شده است. محققین کمانش ورق های ایزوتروپیک تحت بارهای غیر یکنواخت لبه ای را به صورت توزیع نیمه یکنواخت یا متمرکز، متغیر خطی، سهمی یا سینوسی از بارهای لبه ای صفحه ای تک محوری در نظر گرفته اند. واکر و همکارانش و داریپا و سینگها به مطالعه کمانش ورق های مستطیلی کامپوزیت تحت تنش های فشاری موضعی یا نسبتا یکنواخت پرداخته اند. ژونگ و گو و لوپاتین و مورزو به بررسی کمانش ورق های ارتوتروپیک تحت بارهای فشاری صفحه ای متغیر خطی پرداخته اند. تحلیل کمانش مکانیکی ورق های مستطیلی کامپوزیت تحت بارهای فشاری لبه ای سهمی شکل توسط پاندا و راماچاندرا، تانگ و وانگ و راماچاندرا و پاندا انجام شده است. همان طور که پیشتر بیان شد، تقریبا تمام تحقیقات اشاره شده با استفاده از حالت مستقیم یا انرژی تئوری های تغییر شکل برشی یا کلاسیک مرتبه اول (یا الاستیسیته دو بعدی) انجام شده است. بر اساس اطلاع مولفین، تنها مقاله ای که به مطالعه کمانش ورق های مستطیلی هدفمند تحت بارهای لبه ای غیر یکنواخت ارائه شده است، توسط چن و لیو منتشر شده است. در آن تحقیق، کمانش مکانیکی تحت بارهای سهمی، نسبتا یکنواخت و متمرکز با استفاده از روش مش-ازاد بر اساس تابع شعاعی و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول میندین انجام شده است.
کمانش الاستیسیته غیرخطی جزء محدود سه بعدی B-spline ورق های FGM
۲- بیان فرآیند میکرومکانیکی تغییرات خصوصیات مواد
پارامتر های هندسی و سیستم مختصات استفاده شده ورق نورد شده عرضی مورد بررسی در شکل ۱ نشان داده شده است.
۳- المان سه بعدی مکعبی B-spline پیشنهادی
جدا از قابلیت های فراوان، برنامه های اجزا محدود تجاری شناخته موجود مانند ANSYS، NASTRAN و ABAQUS دارای کمبود های متعددی از قبیل استفاده از فرمول های مبتنی بر تغییر مکان (-پیوسته) می باشند که موجب تضمین شرایط پیوستگی تغییر مکان می شوند. بنابراین، مولفه های تنش و کرنش حاصل شده در لبه های میانی و نقاط گرهی المان های مجاور، پیوسته نمی باشند. می توان با استفاده از المان های B-spline، این کمبود را جبران کرد. وو تنها روش درون یابی موجود را جهت تحلیل کمانش (برش) ورق های همگن ایزوتروپ در حالت تفاوت محدود با استفاده از تئوری کلاسیک خمش ورق ها ارائه کرده است.
۴- روش دو مرحله ای جهت به دست آوردن فرم اجزا محدود معادلات حاکم
می توان معادلات حاکم بر المان ها را بر اساس اصل کار مجازی ( یا به طور دقیق تر اصل تغییر مکان های مجازی) به دست آورد:
کمانش الاستیسیته غیرخطی جزء محدود سه بعدی B-spline ورق های FGM
۵. نتایج و بحث
جهت بیان دقت حاصل شده استفاده از المان جدید فعلی، در ابتدا حالت ساده ای از یک محیط صفحه ای را در نظر می گیریم. می توان هر ناحیه اطراف چهار نقطه گرهی از این محیط را به وسیله یک المان مستطیلی و دو المان مثلثی جدا کرد؛ هر دو حالت منجر به ماتریس سختی هایی با ابعاد یکسان می شوند؛ با این حال، به دلیل استفاده از توابع شکل مرتبه بالاتر، نمی توان دقت حاصل شده از المان مستطیلی را با دو المان مثلثی که تنش ثابت را برای کل المان ها برآورد می کنند، به دست آورد. بنابراین دقتی را که می توان از طریق استفاده از روش P به دست آورد، نیم توان از طریق روش h به دست آورد، مگر این که از تعداد زیاد المان استفاده شود.
۵-۱٫ صحت سنجی نتایج
می توان فرض کرد که فاز های اول و دوم در معادله (۱) از جنش فلز (آلومینوم) و سرامیک (زیرکونیا) می باشد. می توان مشخصات هندسی و مصالح زیر را انتخاب کرد:
۵-۲٫ مقایسه بین نتایج مدل های قانون اختلاط و موری-تاناکا
در این مورد، ورق های مربعی FGM با تکیه گاه ساده با خصوصیات هندسی و مصالحی زیر در نظر گرفته شده اند:
۵-۳٫ اثر الگوی توزیع بار لبه بر نتایج کمانش
ورق های دارای تکیه گاه ساده با خصوصیات زیر در نظر گرفته شده اند:
۵-۴٫ اثرات نوع شرایط مرزی برای الگوهای مختلف بار فشاری
در نهایت اثرات شرایط مرزی بر بارهای کمانشی و شکل مود کمانش برای الگوهای مختلف توزیع بار فشاری و نسبت های حجمی مختلف در نظر گرفته شده اند.
کمانش الاستیسیته غیرخطی جزء محدود سه بعدی B-spline ورق های FGM
۶- نتیجه گیری
در این مقاله، تحلیل کمانش الاستیسیته سه بعدی ورق های FGM تحت اثر بارهای فشاری غیر یکنواخت برای اولین بار انجام شده است. برخی از تازه های ارائه شده در این تحقیق عبارتند از:
ارزیابی کمی تفاوت های بین برآورد قانون اختلاط و روش های میکرومکانیکی (موری-تاناکا) برای بارهای کمانشی مختلف (بار های کمانشی فشاری و برشی)، برای اولین بار
ارائه یک تحلیل کمانش الاستیسیته سه بعدی برای ورق های FGM تحت اثر بارهای فشاری غیر یکنواخت، برای اولین بار
در نظر گرفتن هشت الگوی توزیع غیر خطی بار لبه ای
معرفی و استفاده از المان سه بعدی مکعبی B-spline که بر خلاف تمام المان های استفاده شده در برنامه های تجاری اجزاء محدود شناخته شده، به جای به صورت می باشد و تضمین کننده پیوستگی مولفه های تنش و کرنش در مرز های میانی و گره های المان های مجاور می باشد.
از رایج ترین تئوری الاستیسیته سه بعدی غیر خطی استفاده شده و تمام ترم های تانسور کرنش در نظر گرفته شده اند. به همین دلیل، از عمومی ترین مفهوم سختی هندسی جهت تعیین وقوع کمانش استفاده می شود. مطالعه مقایسه ای انجام شده در این مقاله نشان داده است که قانون اختلاط جهت تعیین خصوصیات موثر مواد نا مناسب می باشد.
نتایج نشان می دهند که:
تفاوت های بین مدل میکرومکانیک موری-تاناکا و مدل قانون اختلاط چشمگیر بوده و هیچ نتیجه ای مبنی بر برآورد بیشتر از سوی این دو مدل استخراج نشده است.
بزرگی بارهای کمانشی مرتبط با میانگین مقدار بار فشاری تنش های اعمالی در امتداد لبه ها می باشد.
الگوی توزیع بار می تواند بر روی شکل های مود های کمانشی بالاخص شکل مود های بالاتر تاثیر بگذارد.
کمانش در بارهای کمتر برای ورق هایی با شرایط مرزی که امکان حرکت را ایجاد می کنند، رخ می دهد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
