عنوان پایان‌نامه
مدل سازی تحلیلی و المان محدود یک تیر مرتعش با الیاز حافظه دار مغناطیسی( MSMA)
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3260;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75243;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3260;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75243
- تاریخ دفاع
- ۱۱ مرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد محمدصالحی
- استاد راهنما
- محمد رضا ذاکر زاده, مصطفی باغانی
- چکیده
- در سال های اخیر تحقیقات زیادی در حوزه ساخت سازه های هوشمند انجام گرفته است. در این بین، آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی، یکی از جدیدترین مواد در این عرصه می باشند که با توجه به خصوصیات منحصر به فرد مکانیکی، مقالات و پژوهش های زیادی درباره یافتن مدلی برای شبیه سازی رفتار این مواد صورت گرفته است ولی کمتر کسی به شبیه سازی کاربردی این مواد، به خصوص در زمینه ارتعاشات پرداخته است. در این پایان نامه، ارتعاشات غیر خطی یک تیر دوسر گیردارکه آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی بر روی سطح تیر چسبانده شده است به وسیله حل همزمان معادلات بنیادی آلیاژ به همراه پاسخ ارتعاش غیر خطی تیر اویلر-برنولی بررسی می گردد. به خاطر حضور کرنش های بزرگ، باید اثر کشش صفحه میانی را به حساب آوریم. آلیاژهای مغناطیسی بر روی سطح تیر و در ریشه نصب می گردند. به منظور استخراج معادله حرکت سیستم، اصل همیلتون استفاده گردیده است، و سپس از روش گلرکین برای حل عددی معادله ی حاکم بر سیستم استفاده می نماییم. اگرچه عبارت مجزایی برای میرایی در معادلات حاکم دیده نمی شود، اما به خاطر رفتار هیسترزیس آلیاژ حافظه دار مغناطیسی تحت میدان مغناطیسی، دامنه ارتعاشات با گذشت زمان کاهش می یابد تا نهایتا به یک پاسخ الاستیک می رسد. تغییر شکل ناشی از ارتعاشات تیر، به آلیاژهای مغناطیسی منتقل شده که باعث تغییر فاز در این مواد می گردد. تغییرات کرنش در آلیاژهای مغناطیسی در حین ارتعاشات منجر به تاثیر بر روی پاسخ ارتعاشی سیستم و میرایی ارتعاشات می گردد. این هدررفت انرژی سیستم در آلیاژها تازمانی اتفاق می افتد که دامنه ارتعاشات به حدی کوچک شود که قادر به ایجاد تغییر فاز در آلیاژها نباشد. در این پژوهش به صورت مفصل، تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل شرایط اولیه، میدان مغناطیسی، تعداد آلیاژها و پیش کرنش بر روی پاسخ ارتعاشی و فرکانس طبیعی سیستم بررسی گردیده است. در پایان نیز با استفاده از یک مدل المان محدود، اثر استهلاکی آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی بر روی پاسخ ارتعاشی سیستم را تصدیق می نماییم. واژه‌های کلیدی آلیاژ های حافظه دار مغناطیسی، ارتعاشات غیر خطی، میرایی انرژی، تیر
- Abstract
- In recent years, a lot of researches are dedicated to construction of smart structures. among them, Magnetic Shape Memory Alloy (MSMA) is one of the newest material in this area and due to their exceptional mechanical properties, numerous articles and researches have been carried out to model and derive their constitutive relations, but the few studies have been pursued around their application in vibration or damping of the structure. In this dissertation, nonlinear vibration of a clamped-clamped beam containing Magnetic Shape Memory Alloys (MSMA) is investigated by combining the constitutive relations of MSMA and large deformation response of Euler- Bernoulli beam. Also, the effect of mid plane stretching is taken into consideration. The MSMA elements are bounded on the top surfaces in clamped roots of the beam. In order to derive the governing equation of motion, the Hamilton's principal is utilized and Galerkin's method is applied for discretization. Changing strain in MSMA elements during the beam vibrations, makes it possible to consider the influence of MSMAs on beam response and damping. According to the results, because of energy dissipation in MSMA elements as a result of hysteretic behavior, a gradual decrease in beam vibration response is seen until MSMA strains reach to quantities that cannot generate reorientations in MSMA elements and as a result, elastic response of the beam is observed. A detailed study is carried out to indicate the effect of MSMA elements on damping as well as natural frequencies of the beam. The influence of initial conditions, magnetic field, number of MSMA elements and pre strain in MSMA is also investigated. At the end, utilizing a finite element method, we verify the hysterisis behaviour as well as energy disspation of MSMA and their influence in daming of the beam. Key words Magnetic Shape Memory Alloy, Nonlinear Vibration, Energy Dissipation, Beam
