عنوان پایان‌نامه
مدلسازی دوبعدی عددی شکست در مصالح کشسان الکتریکی مغناطیسی به روش اجزاء محدود توسعه یافته
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2286;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77689;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2286;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77689
- تاریخ دفاع
- ۲۲ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدحسین وهابی برزی
- استاد راهنما
- سهیل محمدی توچائی
- چکیده
- امروزه به کارگیری مصالح هوشمند نظیر پیزوالکتریک در صنعت برای تولید حسگرها و عملگرها و ایجاد سیستم‌های هوشمند کاربرد روزافزون دارد. از طرف دیگر، با تقابل منحصربفرد الکتریکی مغناطیسی بوجود آمده در مصالح کشسان الکتریکی مغناطیسی، این مصالح مورد توجه بسیاری از شاخه‌های نوظهور در صنعت برای به کارگیری بعنوان مبدل الکتریکی-مغناطیسی قرار گرفته است. مصالح کشسان الکتریکی مغناطیسی، کامپوزیت های متشکل از دو فاز پیزوالکتریک و پیزومگنتیک هستند که غیر از تقابلات الکتریکی-مکانیکی (پیزوالکتریکی)، و مغناطیسی-مکانیکی(پیزومگنتیکی) که از خصوصیات فازهای متشکله حاصل میشود، تقابل سوم الکترومغناطیسی دارند که از اندرکنش فیزیکی ایجاد میشود و در فازهای تشکیل‌دهنده وجود ندارد. با این وجود، به علت تردشکنی موجود در اجزای تشکیل دهنده، کامپوزیتهای کشسان الکتریکی مغناطیسی بسیار مستعد برای شکست در محدوده‌ی بارهای سرویس می‌‌باشند. اگرچه حل‌های تحلیلی برای میدان‌های ناشی از حضور نقص در مصالح چندمیدانی کشسان الکتریکی مغناطیسی با استفاده از تئوری توابع پتانسیل مختلط، و مشابه با روندی که برای مصالح ارتوتروپ ارائه شده با فرض‌های رفتار متقابل خطی، اعمال بار در بی نهایت و همگنی محیط مصالح، وجود دارد؛ اما برای حل مسائل با هندسه‌های محدود و شرایط بارگذاری پیچیده‌تر نیاز به مدلسازی با روش‌های عددی است. در پژوهش حاضر سعی بر این است برای مسائل مختلف با هندسه ی محدود و شرایط بارگذاری پیچیده، مدلسازی ترک یا نقص در مصالح چندمیدانی به روش اجزای محدود توسعه یافته انجام گردد. روش اجزای محدود توسعه یافته نسبت به روش اجزای محدود مرسوم برای مدلسازی نقص، مستقل از مش بندی می تواند به کار گرفته شود و این موضوع هزینه های محاسبات را کمتر می‌کند.
- Abstract
- Todays piezo-electric materials have a wide spread application in production of sensors and smart systems. In other hand, their unique magneto-electric interaction have made them a popular material for modern industry as an electro-magnetic converter. Magneto-electro-elastic materials are composite of piezo-electric and piezo-magnetic phases which not only have properties of electro-mechanical and magneto-mechanical materials, but also they show electro-magnetic properties which emerges from physical interactions that did not exist in constituent phases. However, the brittle nature which emerges from constituents made them a weak material in service load against fracture. Although there are analytical solutions for damaged magneto-electro-elastic materials with the use of complex potential functions like procedure in orthotropic material, with the assumptions of loading in far boundary, and homogenous material, but for solving cases with finite dimension and complicated loading, numerical methods are irreplaceable. In this research, damaged cases with finite dimensions and complicated loading conditions in multi-filed materials with the use of eXtended Finite Element Method has been investigated.
