عنوان پایان‌نامه
تحلیل ارتعاشات غیرخطی ترمومکانیکی تیر تقویت شده به وسیله نوارهای آلیاژ حافظه دار با استفاده از مدل بهبود یافته نامتقارن برینسون
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3562;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80152;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3562;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80152
- تاریخ دفاع
- ۲۸ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی نصیری منفرد
- استاد راهنما
- مصطفی باغانی
- چکیده
- در این مقاله رفتار نامتقارن ترمومکانیکی و ارتعاشاتی تیر تقویت‌شده به‌وسیله‌ی نوارهای آلیاژ حافظه‌دار موردمطالعه قرار گرفته است. مدل رفتاری آلیاژ حافظه‌دار برمبنای مدل بهبودیافتهی برینسون و با در نظر گرفتن رفتار غیرمتقارن در کشش و فشار ایجاد شده است. هدف از انجام این پروژه ارائه‌ی مدلی نامتقارن برای بهبود محاسبات طراحی‌های بر مبنای تیر حاوی آلیاژهای حافظه‌دار است. در ادامه مدل‌های نیمه‌تحلیلی و المان محدود برای تیر مذکور ایجاد شده است. هردوی این مدل‌ها بر مبنای مدل بهبودیافتهی نامتقارن برینسون و تئوری تیر اویلر-برنولی ایجاد شده‌اند. برای روند محاسباتی مدل نیمه‌تحلیلی از الگوریتم نصف کردن و برای یومت المان محدود از الگوریتم نیوتون-رافسون و نصف کردن هم‌زمان استفاده شده است. یکی از مهم‌ترین اثراتی که با انتخاب مدل نامتقارن باید به آن توجه کرد؛ حرکت محل خط خنثی در هر مقطع تیر است. نتایج حل استاتیکی حکایت از تطابق بیش از 95 درصدی حل نیمه‌تحلیلی و اجزای محدود، تفاوت 25 درصدی منحنی نیرو-جابجایی تیر و جابجایی قابل‌توجه در محل خط خنثی تیر دارد. در انتها نیز به بررسی ارتعاشات غیرخطی تیر مذکور با هسته‌ی کامپوزیتی پرداخته شده است. رفتار غیرخطی تیر هوشمند مسئله، ناشی از عوامل مادی، مرزی و هندسی است. از نتایج بخش ارتعاشاتی باید به این نکته اشاره کرد که مدل نامتقارن در حالت حافظه‌داری بهترین رفتار جذب انرژی را نسبت به سایر مدل‌ها از خود نشان می‌دهد. همچنین تاثیر وجود SMA در کامپوزیت‌های سفت‌تر کمتر از تیرهای با هسته‌ی کامپوزیتی نرم می‌باشد. واژه‌های کلیدی: تیر تقویت‌شده با آلیاژ حافظه‌دار، روش اجزاء محدود، رفتار نامتقارن، مدل برینسون.
- Abstract
- In this work, thermomechanical behavior and vibration analysis of a beam reinforced with shape memory alloy (SMA) elements is investigated. The improved Brinson constitutive model is used in order to include the asymmetric behavior of SMA in tension and compression. The semi-analytical and finite element models are made for the problem. Both of these models are based on the asymmetric Brinson model and Euler-Bernoulli beam theory. For the semi analytical solution, Bisection method is used. For the finite element solution (UMAT code) both NEWTON–RAPHSON method and Bisection method are simultaneously used. One of the most important results of considering the asymmetric behavior is the movement of the location the neutral axis in each cross-section. Regarding the static analysis results, there is more than 95% of agreement between numerical and finite element solution. Also, asymmetry between tension and compression of SMA has 25% effect on the force-displacement plot for SMA beam and there is a considerable shift in the location of the neutral axis from centerline. In the final section the nonlinear vibration of the same beam with a composite core is investigated. The nonlinear behavior of the smart beam is depending on the materials, boundary conditions and geometry of the problem. Regarding the vibration analysis results it could be mentioned that the asymmetric model shows the best energy absorbing behavior in the shape memory condition and also the effect of presence of SMA layers is more noticeable in beams with softer cores. Keywords: SMA reinforced beam, FEM, Asymmetric behavior, Brinson model.
