توصيفگر ها :
تحليل ديناميكي , بار متحرك , ورق لانه زنبوري , هسته ويسكوالاستيك , روش نوار محدود اسپلاين , تئوري برشي مرتبه اول
چكيده فارسي :
تامين مقاومت كافي در برابر نيروها با صرف كم‌ترين هزينه ممكن، دغدغه بسياري از طراحان سازه در ساليان اخير بوده است. استفاده از ورق‌هاي ساندويچي با هسته لانه زنبوري به طراحان اين امكان را مي‌دهد كه با كاهش وزن هسته، از هزينه‌ها كاسته و در عين حال مقاومت مورد نياز سازه را تامين نمايند. بسياري از سازه‌ها مانند پل‌ها، جرثقيل‌ها و ريل‌هاي راه‌آهن تحت تاثير بار متحرك قرار مي‌گيرند. اين بار بسته به عوامل متعددي مانند مقدار بار و سرعت حركت، ممكن است پاسخ‌هاي ديناميكي قابل توجهي را در سازه ايجاد كند. يك راه براي كاهش ارتعاشات سازه تحت اثر بارهاي ديناميكي، استفاده از يك ماده ويسكوالاستيك است. از جمله راه‌كارهاي افزايش خاصيت ميرايي ماده ويسكوالاستيك، استفاده از آن به عنوان لايه مياني يك ساختار ساندويچي است. از اين رو در اين پايان نامه، هسته ورق ساندويچي لانه زنبوري، يك ماده ويسكوالاستيك در نظر گرفته شده است و به تحليل ديناميكي اين ورق تحت اثر بار متحرك پرداخته مي‌شود. اين كار با استفاده از روش نوار محدود اسپلاين و تئوري برشي مرتبه اول صورت مي‌گيرد. با توجه به تفاوت قابل توجه خواص مكانيكي هسته و رويه و هم‌چنين اختلاف ضخامت آن‌ها، مقدار دقيق ضريب اصلاح برشي براي هر تحليل محاسبه و اعمال مي‌شود. ماتريس خواص مكانيكي موثر هسته ويسكوالاستيك به صورت حاصل‌ضرب ماتريسي از ضرايب ثابت در مدول آسودگي ماده ويسكوالاستيك تعريف مي‌شود. رابطه تنش˗كرنش براي ماده ويسكوالاستيك با استفاده از انتگرال بولتزمن تعريف مي‌شود و مقدار اين انتگرال، با استفاده از روش جداسازي زماني، در هرگام زماني محاسبه شده و به اين ترتيب ماتريس سختي متغير با زمان در هر گام زماني محاسبه مي‌شود. در اين پايان‌نامه براي مدل‌سازي سيستم متحرك، از مدل جرم متحرك استفاده مي‌شود چرا كه مدل نيروي متحرك قادر به در نظر گرفتن اثرات اينرسي جرم سيستم متحرك نيست و به ازاي سرعت‌هاي بالا و جرم زياد سيستم متحرك، دقت نتايج قابل قبول نيست. براي در نظر گرفتن اثرات اينرسي مربوط به مدل جرم متحرك، به هر يك از ماتريس‌هاي جرم، سختي و ميرايي مربوط به ورق، يك ماتريس متغير با زمان افزوده مي‌شود كه مقادير اين ماتريس‌ها با حركت بار متحرك در سطح ورق تغيير مي‌كند. با استفاده از روش نيومارك، معادلات حاكم بر مسئله در حوزه زمان حل مي‌شود و بردار جا‌به‌جايي، سرعت و شتاب ورق در هر گام زماني محاسبه مي‌شود. براي اطمينان از صحت برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب، به حل مسائل مرتبط با موضوع پايان نامه پرداخته مي‌شود و نتايج آن‌ها با مقالات معتبر مقايسه مي‌گردد. سپس به تحليل ديناميكي ورق لانه زنبوري با هسته ويسكوالاستيك پرداخته مي‌شود و تاثير عوامل مختلف مانند ضخامت لايه‌ها، شرايط تكيه‌گاهي، سرعت بار متحرك و خصوصيات هندسي ورق لانه زنبوري بر پاسخ ديناميكي ورق مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهد كه با به كار گيري ماده ويسكوالاستيك به جاي ماده الاستيك به عنوان هسته ورق لانه زنبوري، بيشينه ضريب بزرگ نمايي خيز ديناميكي ورق كاهش مي‌يابد.
چكيده انگليسي :
Ensuring sufficient resistance against forces with minimal possible cost has been a concern for many structural designers in recent years. The use of sandwich panels with a honeycomb core allows designers to reduce core weight and thus costs, while still providing the necessary structural strength. Many structures, such as bridges, cranes, and railway tracks, are subject to moving loads. Depending on various factors such as load amount and speed, these loads can cause significant dynamic responses in the structure. One way to reduce structural vibrations under dynamic loads is to use a viscoelastic material. Enhancing the damping properties of viscoelastic material can be achieved by using it as the core layer of a sandwich structure. Therefore, in this thesis, the honeycomb core is considered a viscoelastic material, and the dynamic analysis of this panel under moving loads is conducted. This is accomplished using the Spline Finite Strip Method and the First-order Shear Deformation Theory. Given the significant differences in mechanical properties between the core and the faces as well as their thickness differences, the precise shear correction factor is calculated and applied for each analysis. The mechanical property matrix of the viscoelastic core is defined as the product of constant coefficients and the viscoelastic material’s relaxation modulus. The stress-strain relationship for the viscoelastic material is defined using the Boltzmann integral, and the value of this integral is calculated at each time step using the time-stepping method. Thus, the time-dependent stiffness matrix is determined at each time step. For modeling the moving system in this thesis, the moving mass model is used because the moving force model does not consider the inertial effects of the moving mass system, and for high speeds and large masses, the accuracy of the results is not acceptable. To account for the inertial effects associated with the moving mass model, a time-varying matrix is added to each of the mass, stiffness, and damping matrices of the panel, which change as the moving load traverses the surface of the panel. Using the Newmark method, the governing equations of the problem are solved in the time domain, and the displacement, velocity, and acceleration vectors of the panel are calculated at each time step. To ensure the accuracy of the program written in MATLAB, related problems are solved, and their results are compared with reputable articles. Subsequently, the dynamic analysis of the honeycomb panel with a viscoelastic core is carried out, and the effects of various factors such as layer thickness, boundary conditions, moving load speed, and geometric characteristics of the honeycomb panel on the dynamic response of the panel are examined
