پديد آورنده :
اعتصامي، مهدي
عنوان :
تحليل ارتعاش آزاد و اجباري غيرخطي ورق‌هاي كامپوزيت درجه‌بندي‌شده عملكردي حاوي هسته ويسكوالاستيك تحت بار انفجار با استفاده از روش تحليل ايزوژئومتريك
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه،130ص، مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ورق كامپوزيت هدفمند , نانولوله كربني , ويسكوالاستيك , ارتعاش غيرخطي , بار انفجار , روش ايزوژئومتريك , روش مقياس زماني چندگانه
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/06/06
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/06/10
چكيده فارسي :
شناخت رفتار ورق‌ها به دليل استفاده گسترده در صنايع گوناگون، از اهميت بالايي برخوردار است. در دهه‌هاي اخير، استفاده از مواد هدفمند در توليد ورق‌هاي كامپوزيت به منظور دستيابي به خواص مكانيكي و رفتار فيزيكي مطلوب اين سازه‌ها، به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش داشته است. استفاده از خواص ويسكوزيته در ورق‌هاي كامپوزيت باعث بهبود عملكرد آن‌ها در برابر ارتعاشات ناشي از بارهاي ديناميكي وارده مي‌شود. انفجار به‌عنوان يكي از عوامل انواع بارگذاري ديناميكي سازه‌ها به شمار مي‌رود. وقوع انفجار باعث انتشار امواج در محيط پيرامون نقطه انفجار شده و سازه‌هاي اطراف را تحت تاثير تحريك‌هاي شديد ديناميكي قرار مي‌دهد. بنابراين مطالعه و شناخت رفتار ديناميكي اجزاي سازه‌اي، باعث عملكرد مطلوب‌تر به هنگام طراحي سازه‌هاي مقاوم در برابر اين نوع بارها مي‌شود.
در پايان‌نامه حاضر، تحليل ارتعاش غيرخطي ورق‌هاي كامپوزيت حاوي هسته ويسكوالاستيك در دو حالت ارتعاش آزاد و اجباري تحت بار انفجار مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ورق مورد مطالعه متشكل از سه لايه بوده كه لايه وسط از ماده ويسكوالاستيك و لايه‌هاي محافظ بالايي و زيرين از كامپوزيت حاوي نانولوله‌هاي كربني مي‌باشند. خواص هسته ويسكوالاستيك از قانون انتگرال بولتزمن با مدول بالك ثابت تبعيت مي‌كند. به منظور دستيابي به هدف مطرح شده، معادلات حاكم بر اين ورق‌ها با استفاده از روش عددي ايزوژئومتريك بر پايه توابع پايه بي_اسپلاين،كه يكي از قدرتمندترين و انعطاف‌پذيرترين روش‌هاي حل عددي در تحليل ورق‌ها است و در مقايسه با روش‌هايي نظير اجزا محدود، نتايج با تعداد نقاط كنترل كمتر در سريع‌تر به همگرايي مي‌رسد، و تئوري تغيير شكل برشي مرتبه اول استخراج شده و در نهايت تحليل معادله ديفرانسيل ارتعاش غيرخطي ورق با بهره از روش نيمه تحليلي مقياس زماني چندگانه انجام مي‌گيرد.
از جمله نتايج حاصل در پژوهش حاضر مي‌توان به افزايش نسبت فركانس غيرخطي ورق كامپوزيت با افزايش نسبت حجمي نانولوله‌هاي كربني در لايه‌هاي بالايي و پاييني اشاره كرد. همچنين افزايش ضخامت هسته ويسكوالاستيك به تنهايي، باعث كاهش نسبت فركانس غيرخطي به فركانس خطي ورق به دليل افزايش ميرايي ويسكوز مي‌شود. شايان ذكر است افزايش ضريب c1 تابع آسودگي هسته ويسكوالاستيك باعث كاهش سرعت ميرايي انرژي سيستم در اثر اعمال نيروي خارجي مي‌شود. از عوامل موثر در بررسي نسبت فركانس غيرخطي مي‌توان به شرايط مرزي مختلف اشاره كرد به نحوي كه با افزايش سختي ورق به واسطه تقيد بيشتر درجات آزادي در مرزها، باعث كاهش نسبت فركانس غيرخطي به فركانس خطي ورق مي‌شود.
چكيده انگليسي :
The study of plate behavior is crucial because plates are widely used in various industries. In recent decades, there has been a significant increase in the use of specific materials to produce composite plates to achieve the desired mechanical properties and physical behavior in these structures. Using viscosity properties in composite plates can enhance their resistance to vibrations from dynamic loads. Blasting is a significant factor in dynamic loading on structures. Explosions propagate waves in the surrounding environment, affecting nearby structures due to strong dynamic forces. Therefore, studying and understanding the dynamic behavior of structural components leads to better performance in designing structures resistant to these types of loads.
The present study investigates nonlinear vibration analysis of composite plates containing viscoelastic core in two free and forced vibration modes under blast load. The studied plates consist of three layers: the middle layer of viscoelastic material and the upper and lower protective layers of composite containing carbon nanotubes. The properties of the viscoelastic core follow Boltzman's integral law with a constant bulk modulus. To achieve this goal, the governing equations of these plates were extracted using the isogeometric analysis method (IGA) based on B-spline basis functions which is a powerful and flexible numerical solution method. Compared to finite element methods, this approach converges faster with fewer control points and extracts, and the first-order shear deformation theory (FSDT). Finally, the differential equation of the sandwich plate's nonlinear vibration is analyzed using the Semi-analytical multiple time scale method.
Among the results obtained in this research, increase in the nonlinear frequency ratio of the composite plate with an increase in the volume ratio of carbon nanotubes in the upper and lower layers. Moreover, increasing the thickness of the viscoelastic core alone, reduces the ratio of nonlinear to linear frequencies of the plate due to increased viscoelastic damping. It is noteworthy that increasing the coefficient c1 of the relaxation function of the viscoelastic core reduces the rate of energy dissipation in the system under external forces. Boundary conditions are identified as influential factors in assessing the nonlinear frequency ratio, where increased stiffness of the plate due to stricter boundary constraints reduces the nonlinear frequency ratio to the linear frequency of the plate
استاد راهنما :
مجتبي ازهري , نسرين جعفري
استاد داور :
سعيد صرامي , حسين عموشاهي
