تحلیل ارتعاشات اجباری ورق ساندویچی هوشمند با رویه های کامپوزیتی حافظه دار و خواص وابسته به دما
چکیده
در این تحقیق تحلیل دینامیکی غیرخطی ورق های ساندویچی که رویه های آن کامپوزیتی با سیمهای حافظه دار می باشند، با در نظر گرفتن تغییرات لحظه ای کسر حجمی مارتنزیتی و خواص مواد در نقاط مختلف سازه به طور پیوسته، بررسی شده است. معادلات سینماتیکی تغییر فاز آلیاژهای حافظه دار با معادلات حرکت کوپله بوده که منجر به غیرخطی و پیچیده تر شدن معادلات می شود. بدین منظور برای حل معادلات، یک روش نموی تکراری بر اساس فرمولاسیون اجزاء محدود گذرای غیرخطی به همراه یک الگوریتم تغییر فاز دینامیکی ارائه شده است. نتایج بیانگر کاهش ارتعاشات سازه می باشد که ناشی از استهلاک انرژی به دلیل تغییر فاز سیم های حافظه دار می باشد. برای مدلسازی رفتار شبه الاستیک و همچنین اثر حافظه داری آلیاژهای حافظه دار از مدل برینسون استفاده شده است. در این تحقیق تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه های مختلف اعم از تیر کاملا حافظه دار، تیر چند لایه کامپوزیتی حافظه دار، تیر ساندویچی حافظه دار، ورق چند لایه کامپوزیتی حافظه دار و نهایتا ورق ساندویچی با رویه های کامپوزیتی حافظه دار و هسته انعطاف پذیر بررسی شده است. برای تحلیل دینامیکی تیر ساندویچی، در ابتدا یک المان مرتبه بالا براساس تئوری مرتبه بالای ساندویچی ارائه شده و سپس با استفاده از این المان فرمولاسیون اجزاء محدود غیرخطی تیر ساندویچی حافظه دار انجام شده است. همچنین برای تحلیل ورقهای چند لایه کامپوزیتی حافظه دار از فرمولاسیون متحدالشکل ارائه شده توسط کررا استفاده شده است. به عبارتی فرمولاسیون متحدالشکل، یک مدل کلی می باشد که قادر به مدلسازی بسیاری از تئوریهای موجود می باشد. از آنجایی که در این تحقیق با یک مساله المان محدود گذرای غیرخطی یک ورق چند لایه ساندویچی مواجه هستیم، بنابراین نیاز به یک تئوری می باشد که دارای دقت بالا و در عین حال حجم محاسبات پایینی باشد. بدین منظور در این تحقیق در ابتدا یک مدل هیبریدی جدید در چهارچوب کاری متحدالشکل کررا ارائه گردیده است که علیرغم در نظر گرفتن پیوستگی تنشهای عرضی دارای درجات آزادی کمتر (مستقل از تعداد لایه ها) و دقت بالایی بوده و سپس با استفاده از این مدل، فرمولاسیون اجزاء محدود غیرخطی ورق ساندویچی با رویه های کامپوزیتی حافظه دار انجام شده است. در این راستا اثرات حرارتی و همچنین خواص هسته وابسته به دما نیز در نظر گرفته شده اند. به عبارتی با افزایش دما خواص هسته کاهش می یابد و باعث کاهش سفتی سازه می گردد در صورتیکه آلیاژ حافظه دار با افزایش دما به علت تنشهای بازیابی کششی (ناشی از اثر حافظه داری) خواصی بر عکس را از خودشان نشان می دهد. بنابراین می توان از سیم های حافظه دار در رویه های ورق ساندویچی، برای بهبود پاسخ دینامیکی که از اهمیت خاصی برخوردار می باشد، استفاده نمود چرا که سفتی سازه ساندویچی عادی با افزایش دما، به علت کاهش خواص هسته کاهش می یابد، ولی در صورت استفاده از سیمهای حافظه دار می توان از این اثرات جلوگیری کرد و برعکس خواص را در دماهای بالا بهبود بخشید.