بررسی اثر تماس استاتیکی یک صفحه صلب با یک غشای کشسان حاوی گاز ایده آل
چکیده
هدف از این پایان نامه، بررسی اثر برخورد یک صفحه صلب با یک محفظه ی کشسان حاوی گاز (مانند بالن یا بادکنک یا تیوپ) می باشد. در بسیاری از مواقع لازم است که نیروی حاصل از برخورد و یا سقوط یک وسیله ی حساس همانند یک فضاپیما به هنگام فرود بر سطح یک سیاره به طریقی گرفته شود و یا لازم است که رفتار یک جسم کشسان حاوی گاز همانند یک بادکنک یا یک بالن و یا یک تیوپ، تحت اثر ضربه بررسی شود. این رفتار می تواند شامل تغییر شکل محفظه و یا تغییر فشار آن باشد. برای بررسی و محاسبه ی نیروهای وارده به جسم برخورد کننده و محفظه ی کشسان در اثر برخورد و یا پاسخ دینامیکی جسم کشسان، لازم است علاوه بر بررسی از دیدگاه دینامیکی، موضوع تماس(contact problem) و فرض بزرگ بودن تغییر شکل های محفظه ی الاستیک نیز مد نظر قرار گیرد و در نتیجه این مسئله از نوع غیر خطی هندسی nonlinearity) (geometric خواهد بود. فرض های استفاده شده در این مسئله به شرح زیر خواهند بود: 1- تغییر شکل ها بزرگ فرض می شوند. 2- رابطه ی تنش کرنش محفظه ی الاستیک، خطی فرض خواهد شد. پوسته ی محفظه را بصورت یک غشای(membrane) کشسان که تنها تنش کششی تحمل می کند در نظر گرفته می شود. 3- از اثر استهلاک سازه ای و سیالاتی صرف نظر می شود. 4- گاز داخل محفظه یک گاز کامل فرض می شود که بسته به نوع برخورد، میتواند یک فرآیند همدما و یا یک فرآیند برگشت پذیر را طی کند. همچنین توزیع فشار در داخل محفظه را قبل و بعداز برخورد، بصورت یکنواخت فرض خواهیم کرد. برای بررسی مسئله و بدست آوردن تغییر شکل و در نتیجه فشار داخلی گاز، در هر گام، از روش المان محدود غیر خطی(nonlinear finite element) استفاده خواهد شد و در صورت امکان مسئله را با روش المان مرزی (boundary element) نیز بررسی گردیده و نتایج به دست آمده با هم مقایسه خواهند شد. همچنین در صورت امکان یک نمونه ی عملی در آزمایشگاه ساخته و تحت بررسی قرار خواهد گرفت و نتایج حاصله به-صورت کیفی با نتایج تئوریک بدست آمده مقایسه خواهد شد.