Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Kadkhodaei,Hassan Nahvi
محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما) حسن نحوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyedbashir Shokrani
سیدبشیر شکرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Vibration Analysis of a Shape Memory Alloy Adaptive Tuned Vibration Absorber (ATVA)
Vibration is a phenomenon that has been studied extensively due to its destructive effects such as causing the neurosis and noise and destruction of machinery parts, to eliminate vibrations, various techniques have been implemented including design of new structure and using vibration absorbers. Among these solutions, vibration absorbers have received special attention due to their application-oriented essence.Smart materials have special characteristics that make them suitable for utilization in tuned vibration absorbers. Among smart materials, shape memory alloys (SMA) are under the spotlight due to their phase change and super-elastic characteristics.In this thesis, an adaptive tuned vibration absorber made from shape memory alloy has been analyzed. In this analysis, an aluminum beam with support motion is considered as the objective system and a SMA beam is connected to the end of the aluminum beam as a vibration absorber. First, specific behaviors of shape memory alloys are simulated using constitutive equations. A code is also developed for simulation of vibration of the beam with support motion and a concentrated mass on its other end. For vibration analyzing of a shape memory alloy beam first it is tried to analyze it with ABAQUS. But it is cleared that because of the special beam element in ABAQUS that it does not have any control on cross section for deriving the results, this method is not usable. Then the vibration equations is derived with noticing that the module of elasticity changing with stress and is tried to solve this equation with finite difference, but it is showed that with this method the results are diverged. So it is considered that the module of elasticity does not change with stress and just change with temperature. Results show that the shape memory alloy beam has less deflection due to super elastic property and hysteresis cycle that dissipates energy and by exciting the shape memory alloy via heating and consequently changing the phase from Martensite to Austenite, which results in a change in system’s stiffness, the natural frequency of the system, can be altered to avoid resonance. Considering the results, shape memory alloys seem to be appropriate for using as absorbers.Then a system consisting of an aluminum beam as the objective system and another one made from shape memory alloy with a mass an end mass, which is connected to aluminum beam, is analyzed. Results’ examination demonstrates that shape memory alloy has a satisfactory performance as an absorber. In addition, by exciting the shape memory alloy wires, which results in a change in their phase, the system’s stiffness is changed and the natural frequency of the system is relocated. This may be used to avoid resonance in the system. Key Words: Vibration, Shape Memory Alloy, Absorber, Tuned, Damping
ارتعاشات در مهندسی یکی از پدیده هایی است که به علت اثرات مخرب آن از جمله ایجاد ناراحتی و سر و صدا و تخریب ماشین آلات و ...، بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است و برای از بین بردن آن ها کارهای مختلفی از جمله طراحی جدید سازه و ابداع جاذب های ارتعاشی صورت گرفته است که در این میان جاذب های ارتعاشی به لحاظ کاربردی تر بودن مورد توجه قرار گرفته اند. از میان مواد هوشمند، آلیاژهای حافظه دار به علت دو خاصیت حافظه داری و سوپر الاستیک مورد توجه قرار گرفته اند. در این پایان نامه تحلیل یک جاذب ارتعاشی وفقی که از آلیاژ حافظه دار ساخته شده باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل تیری آلومینیومی با تحریک پایه و به عنوان سیستم هدف و تیر آلیاژ حافظه دار که به انتهای دیگر تیر آلومینیومی متصل شده است، به عنوان جاذب ارتعاشی در نظر گرفته شده اند. ابتدا با استفاده از معادلات ساختاری آلیاژهای حافظه دار، کدفایل هایی برای شبیه سازی رفتارهای ویژه آن ها نوشته شده است. همچنین کدفایلی برای شبیه سازی رفتار ارتعاشی تیر تحریک پایه با جرمی در انتها نوشته شده است. در ادامه برای شبیه سازی رفتار ارتعاشی تیر آلیاژ حافظه دار سعی به استفاده از نرم افزار ABAQUS گرفته شد. ولی به دلیل اینکه در این نرم افزار نوع المان بیم فاقد مشخصه های لازم برای کار بر روی سطح مقطع بود از این روش استفاده نشد. سپس در روش دیگر با نوشتن معادلات ارتعاشی و این اصل که مدول الاستیک دارای تغییرات با تنش است سعی بر حل معادلات با استفاده از روش اجزاء محدود گرفته شد که با توجه با تحلیل انجام گرفته مشخص گردید این روش واگرا می باشد به همین دلیل فرض بر این قرار گرفت که مدول الاستیک در ناحیه ای قرار دارد که فاقد تغییرات با تنش است. از نتایج به دست آمده مشخص گردید که با استفاده از تحریک آلیاژ حافظه دار به وسیله گرما و تغییر فاز آن از مارتنزیت به آستنیت و تغییر سختی سیستم، می توان فرکانس طبیعی تیر را تغییر داد تا از رزونانس جلوگیری شود. با توجه به نتایج ذکر شده کاربرد آلیاژهای حافظه دار در جاذب ها مناسب به نظر می رسد.در ادامه به تحلیل یک سیستم متشکل از یک تیر آلومینیومی به عنوان سیستم هدف و تیری از جنس آلیاژ حافظه دار با جرمی در انتها، که در انتهای تیر آلومینیومی متصل شده است به عنوان جاذب پرداخته شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده مشخص گردید که آلیاژ حافظه دار به عنوان جاذب به خوبی عمل کرده و خیز تیر را به شکل موثری کاهش داده است. به علاوه با تحریک کردن سیم های آلیاژ حافظه دار و تغیییر فاز آن ها، سختی سیستم تغییر کرده و در نتیجه فرکانس طبیعی آن جا به جا شده است، که با استفاده از خاصیت اخیر می توان به تنظیم سیستم برای جلوگیری از رزونانس پرداخت.لغات کلیدی: جاذب ارتعاشی، آلیاژ حافظه دار، استهلاک، ارتعاشات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی