Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Kadkhodaei,Saeed ZeiaeiRad
محمود کدخدایی الیادرانی (استاد مشاور) سعید ضیائی راد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ahmad Firouzian Nejad
احمد فیروزیان نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
Some important advantages of composite materials such as their high weight to strength ratio, was the cause of their prevalent use in many industrial cases in past decades. Bi-stable structures are special kinds of composite structures that their ability to maintain in their stable configurations without any source of energy has made them suitable for morphing structures. Consequently, having a comprehensive insight into their static and dynamic behavior is of crucial importance. A great amount of research were carried out that focused on the thermal and static behavior of these special plates; subsequently, the main goal of the present study is to determine frequency and dynamic response of [0/90] bi-stable composite plates. Therefore, a specially-written MATLAB code based on the Rayleigh-Ritz technique is developed to compute statically stable states and minimum static load results in snap-through phenomenon for wide variety of temperature gradient ranges. In this investigation the mechanical properties of the composite material was considered as functions of temperature. Moreover, the effect of modeling resin layers and lay-up thickness were also considered. Afterwards, using a simplified one DOF model and also a Rayleigh-Ritz model in conjunction with Hamilton principle, first natural frequency and dynamic time responses of plate to the linear and harmonic loads with considering the temperature dependency of materials and modeling of resin layers were obtained and the results were in agreement with the results obtained by finite element simulations in ABAQUS software. To eliminate the inaccuracies in the results from Rayleigh-Ritz method, several assumptions for the function of out-of-plane displacement field were provided and the effect of these proposed functions were evaluated in static and dynamic behavior of the plate. Furthermore, the concept of using bi-stable composite plate as vibration isolator is investigated and compared with that of an equivalent linear model. The results showed that the negative stiffness of these structures can expand the bandwidth of a passive vibration isolator and improve performance. Keywords : Bi-stable plates, Snap-through, Dynamic response, Natural Frequency, Hamilton Principle, Rayleigh-Ritz technique, Finite Element, Vibration Isolator
استفاده از مواد مرکب به علت مزایای فراوان از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا، سختی زیاد، مقاومت به خوردگی بالا و... یکی از مهم ترین علل پیشرفت صنایع گوناگون در چند دهه گذشته بوده است. سازه های دوپایداره دسته ای از مواد مرکب هستند که به علت داشتن دو حالت کاملاً پایدار و عدم نیاز به هر گونه منبع دائم انرژی برای ماندن در هر کدام از این حالت های پایدار،کاربردهای فراوانی به ویژه در سازه های مورفینگ دارند. درک جامع و صحیح از پاسخ استاتیکی، دینامیکی و ارتعاشی این سازه‌ها برای استفاده آنها در کاربردهای عملی، امری انکار ناپذیر است. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه پاسخ حرارتی و استاتیکی این صفحات انجام شده است، به همین دلیل توجه این پژوهش بیشتر بر بررسی پاسخ فرکانسی و دینامیکی صفحات مرکب دوپایداره با چینش[90/0] متمرکز شده است. بدین منظور در ابتدا با نوشتن برنامه ویژه در نرم‌افزار متلب و استفاده از روش ریلی - ریتز و کمینه سازی انرژی پتانسیل سیستم، حالت های پایدار و همچنین نیروی استاتیکی لازم برای پرش بر حسب دما و با در نظر گرفتن وابستگی دمایی خواص ماده مرکب و همچنین لایه های رزین و عدم تساوی ضخامت لایه ها، به دست آمده است. در ادامه با استفاده از دو روش، مدل ساده یک درجه آزادی و مدل توسعه یافته هیر به همراه اصل هامیلتون، فرکانس طبیعی ورق و پاسخ دینامیکی آن تحت تأثیر نیروهای خطی و هارمونیک با در نظر گرفتن وابستگی حرارتی مواد و لایه های رزین محاسبه و با نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس مقایسه و سازگاری مناسبی حاصل شده است. همچنین به منظور کاهش خطاهای موجود در مطالعات انجام شده، چندین تابع شکل جدید برای میدان جابجایی خارج از صفحه ارائه گردیده است و اثر توابع شکل در نظر گرفته شده در پاسخ استاتیکی و دینامیکی بررسی شده است. در پایان نیز به مطالعه ایده استفاده از صفحات مرکب دوپایداره در جداسازهای ارتعاشی پرداخته شده و با مدل خطی معادلش مقایسه شده است و نشان داده شده است که با استفاده از سختی منفی این سازه ها می‌توان عملکرد یک جداساز ارتعاشی غیرفعال را با گسترش پهنای باند آن بهبود بخشید. لغات کلیدی: ورق های دوپایداره، پرش ناگهانی، پاسخ دینامیکی، فرکانس طبیعی، اصل هامیلتون، روش ریلی-ریتز، روش اجزاء محدود، ایزولاتور ارتعاشی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی