Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Ghayour,Reza Tikkani
مصطفی غیور (استاد راهنما) رضا تیکنی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Loghman
احسان لقمان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
Plates have been extensively used in airplanes, spaceships, missiles, machines, surface vessels, submarines and storage tanks in the past decade. Considerable progress in material science and engineering and increasing demands for lighter and stiffer structures leading the researchers to make composites and functionally graded materials (FGM). Complex dynamic response and chaotic behavior of plates has been recently considered by many researchers around the world. This complex dynamic response of plates occurs under large amplitude forces. In this thesis, nonlinear chaotic vibration behavior of a cylindrical shell made of functionally graded material (FGM) is investigated. Material properties vary along the shell thickness according to power law based on the volume content of the constituent which are a metal and a ceramic. Material properties are also temperature dependent. Loading is a combination of distributed static and harmonic exciting forces in axial and radial directions in the presence of a temperature gradient in radial direction. The cylindrical shell is assumed to be simply supported. Donnel’s nonlinear shell theory is used for cylindrical shell equations. Using Airy stress function, equations of motion are written in terms of radial displacement and stress function. Selecting suitable displacement function and using Galerkin method nonlinear differential equations are changed into ordinary differential equations. These are three differential equations containing second and third order nonlinear terms. Using Runge-kutta 4th order method the equations of motion are solved. In order to recognize nonlinear behavior of the system, techniques such as time histories, phase diagram, power spectrum, Poincare map, bifurcation diagrams and maximum Liapanov exponents are employed. In this research effect of parameters such as frequency ratio, temperature gradient, uniaxial and biaxial exciting forces and the material inhomogeneity exponent is investigated. The results indicate that some parameters such as temperature gradient and axial static force have significant effect on chaotic behavior of the cylindrical shell. The results of this research are validated with the existing literature. Moreover, in this thesis, nonlinear dynamic response of the cylindrical shell under radial exciting force is also investigated using multiple scale method. The solution is done near resonance and the effect of parameters such as thickness, temperature, FGM exponent and axial static force are considered. The results in this case indicate that increasing temperature and axial static force soften the shell behavior while increasing thickness can cause stiffening of the structure. The results of this case are in good agreement with other researcher results. Keywords : Cylindrical shell, functionally graded material (FGM), multiple scale method, maximum Lyapunov exponents, chaotic behavior
در دهه ها ی اخیر پوسته ها در هواپیما ها، فضاپیماها، موشک ها، ماشین ها، زیردریایی ها، قایق ها، تانک های ذخیره سازی وسقف های ساختمان ها استفاده شده است. با گسترش علم مواد و مهندسی و به دنبال آن افزایش تقاضا برای تولید سازه های سبک، منجر به استفاده از مواد پیشرفته (کامپوزیت ها و مواد با خواص عملکردی درجه بندی شده (FGM) )، در طراحی پوسته ها شده است. دینامیک آشوب و حرکات آشوبناک در پوسته ها زمینه ای است که به تازگی مورد توجه قرار گرفته است. این دینامیک پیچیده برای پوسته های تحت اثر نیرو های با دامنه بالا رخ می دهد. در این پایان نامه رفتار غیرخطی آشوبناک در یک پوسته ی استوانه ای ساخته شده از مواد درجه بندی شده تابعی( FGM) تحقیق شده است. خواص ماده در راستای ضخامت بصورت توانی بر اساس توزیع حجمی مواد متشکله که شامل فلز و سرامیک است تغییر میکند. این خواص همچنین تابع دما نیز در نظر گرفته شده است. بارگذاری شامل ترکیبی از بارهای گسترده دینامیکی و استاتیکی است که در دو راستای شعاعی و محوری به پوسته ی استوانه ای اعمال می شود، شرایط مرزی پوسته استوانه ای از نوع تکیه گاه ساده در نظر گرفته شده است. در این پژوهش از تئوری غیرخطی دانل جهت معادلات پوسته استفاده شده است و برای انتقال حرارت توزیع دما متغیر با ضخامت در نظر گرفته شده است. برای نوشتن معادلات حرکت ابتدا با استفاده از تابع تنش، معادلات بر حسب جابجایی شعاعی و تابع تنش نوشته می شوند و سپس با انتخاب شکل جابجایی مناسب و استفاده از روش گالرکین معادلات به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل می شوند. معادلات به دست آمده شامل سه معادله دیفرانسیل دارای ترم های غیرخطی مرتبه دو و سه می باشد. معادلات حرکت با استفاده از روش رانگ-کوتا مرتبه 4 حل می شوند و برای شناسایی رفتارهای غیرخطی سیستم از تکنیک های شناسایی، مانند تاریخچه زمانی، منحنی های صفحه فاز، نمودار های طیف توان، نگاشت پوانکاره، نمودارهای دوشاخه ای شدن و ماکزیمم نمای لیاپانوف استفاده می شود. نتایج بدست آمده در این تحقیق با نتایج سایر محققین اعتبار سنجی شده است. در این پژوهش اثرات مواردی چون نسبت سرعت، دما و انتقال حرارت، اعمال نیرو در راستاهای مختلف و توان موجود در قانون ماده ی FGM بررسی و تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد تغییر پارامترهایی چون دما و نیروی محوری استاتیک اثر زیادی روی رفتار آشوبناک سیستم می گذارد و نواحی آشوب را تغییر می دهند. در این پایان نامه تحلیل مسئله ارتعاشات غیرخطی به روش مقیاس های چندگانه در حالت تحریک با نیروی شعاعی نیز انجام گرفته است. حل مسئله در نزدیکی تشدید انجام شده است و اثر پارامترهای مختلفی چون ضخامت، دما، نمای FGM و نیروی استاتیک محوری روی رفتار پوسته در نزدیکی تشدید بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد افزایش نیروی محوری فشاری استاتیک و دما می تواند باعث نرم شدن رفتار پوسته شود و افزایش ضخامت می تواند رفتار پوسته را سخت تر کند. نتایج بدست آمده از این تغییرات با نتایج دیگر محققین مطابقت دارد. کلمات کلیدی: پوسته ی استوانه ای، ماده مدرج تابعی، آشوب، ماکزیمم نمای لیاپانوف ، روش مقیاس های چندگانه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی