عنوان :
تحليل پايداري آئروالاستيك پوسته‌هاي مخروطي ناقص تقويت‌شده با نانوپلاكت‌هاي گرافني با توزيع مدرج هدفمند دوبعدي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده,64ص,:مصور,جدول,نمودار
توصيفگر ها :
پايداري آئروالاستيك , تحليل فلاتر , نانوپلاكت‌هاي گرافني , مواد مدرج هدفمند دو بعدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/07/17
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/07/23
چكيده فارسي :
در اين پايان‌نامه تحليل فلاتر (پايداري آئروالاستيك) پوسته‌هاي مخروطي ناقص نانوكامپوزيتي ساخته شده از يك زمينه‌ي پليمري تقويت‌شده با نانوپلاكت‌هاي گرافني در معرض يك جريان سيال مافوق صوت خارجي بررسي مي‌شود. فرض بر آن است كه كسر جرمي (درصد جرمي) نانوپلاكت‌هاي گرافني به‌شكلي هدفمند، مدرج و دوبعدي در دو راستاي ضخامت و طول پوسته بر اساس توابع تواني تغيير كند و اين تغييرات بر اساس الگوهاي متنوعي و مقادير مختلف از ضريب‌هاي تواني در هر دو راستا انجام مي‌پذيرد. مدل‌سازي پوسته با استفاده از نظريه‌ي تغيير‌شكل برشي مرتبه‌ي اول انجام مي‌شود، خواص مكانيكي مؤثر پوسته بر اساس قانون اختلاط و مدل هالپين-تساي محاسبه مي‌شوند و فشار آئروديناميكي وارد شده به واسطه‌ي عبور جريان سيال مافوق صوت با استفاده از نظريه‌ي پيستون محاسبه مي‌گردد. براي استخراج معادلات حاكم و شرايط مرزي از اصل هاميلتون استفاده مي‌شود. با استفاده از توابع مثلثاتي هارمونيك مناسب، يك حل دقيق در جهت پيراموني پوسته ارائه مي‌شود و براي حل معادلات در راستاي طولي پوسته از يك روش تقريبي موسوم به‌روش مربعات ديفرانسيلي استفاده مي‌شود. همگرايي و اعتبارسنجي مدل ارائه شده اثبات مي‌شوند و از طريق يك مطالعه‌ي پارامتري، تاثير مشخصات مختلف پوسته بر پايداري آئروالاستيك آن مورد بررسي قرار مي‌گيرد كه از جمله مي‌توان به كسر جرمي و الگوي توزيع نانوپلاكت‌هاي گرافني، ضريب‌هاي تواني در هر دو راستا، شرايط مرزي و زاويه‌ي نيم‌راس اشاره نمود. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهند كه الگوي توزيع نانوپلاكت‌هاي گرافني نقش بسيار قابل توجهي در پايداري آئروالاستيك پوسته دارد و براي دست‌يابي به حدبيش‌تر پايداري آئروالاستيك (بيش‌ترين مقدار ممكن براي فشار آئروديناميكي بحراني) براي پوسته‌هاي مخروطي ناقص تقويت‌شده با نانوپلاكت‌هاي گرافني، بهتر است نانوپلاكت‌هاي گرافني تا حد امكان در نزديكي شعاع كوچك پوسته و سطح داخلي آن توزيع شوند. بر اساس نتايج به‌دست آمده مشاهده مي‌گردد كه تغييرات كسر حجمي نانوپلاكت‌هاي گرافني در راستاي طولي پوسته تاثير بيش‌تري بر پايداري آئروالاستيك در مقايسه با تغييرات كسر حجمي نانوپلاكت‌هاي گرافني در راستاي ضخامت پوسته دارد.
چكيده انگليسي :
In the presented article, the flutter (aeroelastic stability) characteristics of a truncated conical shell made of polymer (epoxy) enriched with graphene nanoplatelets (GNPs) exposed to a supersonic fluid flow are investigated. It is assumed that the mass fraction (percentage) of the GNPs is functionally graded (FG) along both thickness and length directions according to different distribution patterns. Modeling of the shell is done using the first-order shear deformation theory (FSDT), the effective mechanical properties are computed according to the rule of the mixture along with the Halpin-Tsai model, and the aerodynamic pressure is computed utilizing the piston theory. Hamilton’s principle is hired to derive the governing equations and boundary conditions. Harmonic trigonometric functions are used to provide an exact solution in the circumferential direction and an approximate solution is presented in the meridional direction using the differential quadrature method (DQM). The convergence and verification of the presented model are proved and a parametric study is provided to focus on the efficacy of various parameters on the aeroelastic stability of the shell including the percentage and distribution pattern of the GNPs, gradient indices, boundary conditions, and the semi-vertex angle. It is observed that the distribution pattern of the GNPs plays a remarkable role in the aeroelastic stability and to achieve higher aeroelastic stability in the GNP-reinforced truncated conical shells, it is better to dispense the GNPs as close as the small radius and the inner surface of the shell. It was observed that the variation of the mass fraction of the GNPs along the meridional direction has a stronger effect on the flutter boundaries in comparison with the variation of the mass fraction of the GNPs along the thickness direction
استاد راهنما :
عليرضا شهيدي ريزي
استاد داور :
مهدي سلماني تهراني , مهران مرادي غريبوند
