تعمير و تقويت صفحه كامپوزيتي داراي گشودگي تحت بار ديناميكي با وصله پيزو الكتريك
2870
ساختارهاي كامپوزيتي به دليل نسبت مقاومت و سفتي بالا به وزن كمي كه دارند به طور گسترده در صنعت هوايي و نظامي كاربرد دارند. روشهاي مختلفي براي ساخت اين سازهها وجود دارد كه به دليل پيچيدگي در فرايند ساخت آنها، نقايص هندسي و گشودگيهاي اجتنابناپذير در آنها رخ ميدهد كه در استحكام نهايي سازه تأثير بسزايي را دارا ميباشد. بنابراين در اين مقاله تأثير وجود عيب و نقص، تأثير وجود گشودگي هاي مربعي و دايره اي توأم با عيب و نقص و همچنين تأثير تغيير پارامترهايي نظير شعاع، چينش الياف و ضخامت در دو حالت بدون نقص و بانقص بر بار بحراني كمانش پوسته ي استوانه اي كامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفته است و براي اين منظور از نرم افزار المان محدودABAQUS بهره گرفته مي شود. در اين مقاله نتايج در دو حالت نقص دار و بدون نقص با هم مقايسه مي شوند و نشان داده خواهد شد كه عيب و نقص ها چقدر بر بار بحراني كمانش تأثير خواهند گذاشت. از بررسي نتايج مشاهده مي شود كه وجود عيب و نقص باعث كاهش در مقدار بار بحراني مي شود ولي تأثير آن در صورت وجود گشودگي ناچيز است و همچنين مشاهده مي گردد كه تغيير در پارامترهايي مانند چيدمان الياف و ضخامت لايه هاي كامپوزيتي تأثير زيادي بر بار بحراني پوسته ي استوانه اي مي گذارد
ساختارهاي كامپوزيتي به دليل نسبت مقاومت و سفتي بالا به وزن كمي كه دارند به طور گسترده در صنعت هوايي و نظامي كاربرد دارند. روش هاي مختلفي براي ساخت اين سازه ها وجود دارد كه به دليل پيچيدگي در فرايند ساخت اكثر آنها، نقايص هندسي و گشودگي هاي اجتناب ناپذير در آنها رخ مي دهد كه در استحكام نهايي سازه تاثير بسزايي را دارا مي باشد. در اين مقاله تاثير وجود انواع نقص هندسي و افزايش آن در بار نهايي تحمل شده توسط پوسته ها ، تحت بارگذاري هاي مختلف بررسي مي شود. همچنين تاثير وجود گشودگي نيز در بار حد تحملي و رفتار الاستيك و پلاستيك اين سازه ها نيز مورد بررسي قرار مي گيرد. براي اين منظور از نرم افزار المان محدود ABAQUS بهره گرفته مي شود، در ابتدا آناليز كمانش سازه ها انجام شده و موقعيت جديد نودها در سازه ي كمانش يافته تحت بارگذاري هاي مختلف بدست مي آيد، در ادامه از نتايج اين تحليل در بررسي رفتار پس كمانشي سازه توسط روش RIKS استفاده مي گردد. در انتها نتايج نمونه هاي مختلف با يكديگر مقايسه مي شوند. |
امروزه ساختارهاي كامپوزيت-فلز به عنوان نوعي آلياژ پيشرفته در صنعت هوافضا جايگاهي ويژه پيدا كرده اند و به طور گسترده در بدنه ي هواپيماها و موشك ها بكار ميروند. از ويژگي اين سازه ها مي توان به مقاومت در برابر آتش، حد تحمل بالا و مقاومت در برابر ضربه و خوردگي اشاره نمود. تحليل تنش در اين سازه ها به دليل رفتارهاي متفاوتي كه نسبت به سازه هاي صرفاً كامپوزيتي دارند از اهميت ويژه اي برخوردار است. وجود نقايص هندسي اجتناب ناپذير نظير گشودگي در اين سازه ها نيز اهميت اين نوع تحليل را دوچندان نموده است. در زمينه ي تحليل تنش در سازه هاي كامپوزيتي تحت بارگذاري محوري مقالاتي موجود مي باشد ولي در زمينه ي تحليل تنش در سازه هاي كامپوزيت-فلز كارهاي بسيار اندكي صورت گرفته و ورق كامپوزيت-فلز با گشودگي اصلا مقاله اي موجود نمي باشد. در كار حاضر از دو روش تجربي و المان محدود براي بررسي اين سازه ها استفاده مي گردد. در روش تجربي نمونه هاي كامپوزيت-فلز توسط روش دستي لايه چيني ساخته مي شوند و گشودگي هاي دايروي در آنها ايجاد مي گردد، سپس اين سازه ها تحت بارگذاري كششي در صفحه قرار گرفته و براي تحليل تنش آنها از تكنيك كرنش سنج بهره گرفته مي شود. در روش دوم از تحليل المان محدود توسط نرم افزار ABAQUS استفاده مي شود و در انتها نتايج حاصل از هر دو روش با يكديگر مقايسه مي شوند. |
در اين مقاله يك روش براي طراحي بهينه وزن يك ورق چند لايۀ كامپوزيتي با گشودگي بيضوي تقويتشده كه تحت بار برشي خالص در تمامي لبهها قرار گرفته است، ارائه شده است. در اين روش از قيدهاي: معيار خرابي تساي-هيل و بار كمانشي خطي وابسته به ورق به عنوان قيدهاي طراحي در بهينهسازي استفاده شده است. تعداد لايهها، ضخامت هرلايه، جهتگيري الياف، لايه چيني، هندسه گشودگي و جنس ورق، متغيرهاي طراحي براي بهينهسازي وزن ورق هستند. مسئله با نرم افزار Ansys مدلسازي ميشود. براي سنجش اعتبار مدل، نتايج حاصل از آناليز يك نمونه مشخص با ديگران مقايسه ميشود. نتايج حاكي از درستي مدل است. اين مدل به يك كد متصل ميشود. كد مذكور بر اساس الگوريتم ژنتيك براي كدگذاري متغيرهاي طراحي و اجراي الگوريتم بهينهسازي، نگارش شده است. براي بهينهسازي، چند طرح به عنوان ورقهاي بهينهنشده بهصورت تصادفي انتخاب ميشوند و سپس با عملگرهاي تركيب و جهش به نسبت مساوي تكثير ميشوند و در نهايت نتايج بهوسيلۀ نرم افزار در دو مرحله آناليز ميشوند. در مرحلۀ اول با آناليز استاتيكي، مقادير تنش بحراني با استفاده از معيار واماندگي تساي-هيل استخراج و در مرحلۀ بعدي با آناليز كمانش خطي، ضريب بار كمانش براي هر طرح استخراج ميشود. در صورتي كه نمونهها در محدوده طراحي باشند به عنوان جمعيت بعدي در برنامه بهينهسازي استفاده ميشوند. طرحهاي بهينه متعددي براي اين مسئله خاص از چندين اجراي برنامه بهدست آمده است كه يكي از مجموعه طرحهاي نسل آخر انتخاب ميشود و از بين آنها طرح بهينه بهدست ميآيد. در اين آناليز از الگوريتم ژنتيك و نرم افزار المانمحدود بهطور همزمان براي بهينهسازي استفاده شده است. در نهايت ورقهاي بهينهشده با اين روش با نمونههاي بهينه نشده مقايسه شدهاند و نتايج بهدست آمده حاكي از مفيد و كارآمد بودن استفاده همزمان از الگوريتم ژنتيك و روش المانمحدود در دستيابي به نمونه ورقهاي با وزن بهينه و نيز كم نمودن زمان طراحي است. |
دراين مقاله، يك ايده جديد براي توليد جمعيت اوليه بهنام جمعيت اوليه شبهتصادفي مرزي، در الگوريتم ژنتيك براي يك مسئلۀ بهينهسازي مقيد ارائه ميشود. سعي ميشود در يك مسئلۀ بهينهسازي، نحوه توليد جمعيت اوليه شبهتصادفي تشريح و نتايج حاصل با نتايج اجراي بهينهسازي با جمعيت اوليه كاملاً تصادفي مقايسه گردد. مسئلۀ مورد نظر بهينهسازي وزن يك ورق كامپوزيتي چند لايه با گشودگي تقويت شده تحت بار برشي است. در اين آناليز از قيدهاي: معيار خرابي تساي-هيل و بار كمانشي خطي وابسته به ورق به عنوان قيدهاي طراحي در بهينهسازي استفاده شده است. تعداد لايهها، ضخامت هرلايه، جهتگيري الياف، لايه چيني، قطرگشودگي در ورق، مشخصات هندسي لبۀ گشودگي و جنس ورق، متغيرهاي طراحي براي بهينهسازي وزن ورق هستند. مسئله با نرم افزار Ansys مدلسازي ميشود. براي سنجش اعتبار مدل، نتايج حاصل از آناليز يك نمونه مشخص با ديگران مقايسه ميشود. نتايج حاكي از درستي مدل است. اين مدل به يك كد متصل ميشود. كد مذكور بر اساس الگوريتم ژنتيك با توليد جمعيت اوليه و ارزيابي همزمان بهوسيلۀ نرم افزار، بهينهسازي را انجام ميدهد. طرحها بهوسيلۀ نرم افزار در دو مرحله استاتيكي و كمانش خطي آناليز ميشوند. نتايج حاصل از طراحي بهينه نمونه ورق از يك جمعيت اوليه شبه تصادفي مرزي با نتايج حاصل از طراحي بهينه همين ورق با جمعيت اوليه كاملاً تصادفي مقايسه شده است. نتايج حاكي از كارايي و قدرت بيشتر روش انتخاب شبه تصادفي (مرزي) جمعيت اوليه نسبت به روش كاملاً تصادفي ميباشد. |
در اين مقاله يك روش براي طراحي بهينه وزن يك ورق چند لايۀ كامپوزيتي با گشودگي دايروي تقويتشده كه تحت بار برشي خالص در تمامي لبهها قرار گرفته است، ارائه شده است. در اين روش از قيدهاي: معيار خرابي تساي-هيل و بار كمانشي خطي وابسته به ورق به عنوان قيدهاي طراحي در بهينهسازي استفاده شده است. تعداد لايهها، ضخامت هرلايه، جهتگيري الياف، لايه چيني، هندسه گشودگي و جنس ورق، متغيرهاي طراحي براي بهينهسازي وزن ورق هستند. مسئله با نرم افزار Ansys مدلسازي ميشود. براي سنجش اعتبار مدل، نتايج حاصل از آناليز يك نمونه مشخص با ديگران مقايسه ميشود. نتايج حاكي از درستي مدل است. اين مدل به يك كد متصل ميشود. كد مذكور بر اساس الگوريتم ژنتيك براي كدگذاري متغيرهاي طراحي و اجراي الگوريتم بهينهسازي، نگارش شده است. براي بهينهسازي، چند طرح به عنوان ورقهاي بهينهنشده بهصورت تصادفي انتخاب ميشوند و سپس با عملگرهاي تركيب و جهش به نسبت مساوي تكثير ميشوند و در نهايت نتايج بهوسيلۀ نرم افزار در دو مرحله آناليز ميشوند. در مرحلۀ اول با آناليز استاتيكي، مقادير تنش بحراني با استفاده از معيار واماندگي تساي-هيل استخراج و در مرحلۀ بعدي با آناليز كمانش خطي، ضريب بار كمانش براي هر طرح استخراج ميشود. در صورتي كه نمونهها در محدوده طراحي باشند به عنوان جمعيت بعدي در برنامه بهينهسازي استفاده ميشوند. طرحهاي بهينه متعددي براي اين مسئله خاص از چندين اجراي برنامه بهدست آمده است كه يكي از مجموعه طرحهاي نسل آخر انتخاب ميشود و از بين آنها طرح بهينه بهدست ميآيد. در اين آناليز از الگوريتم ژنتيك و نرم افزار المانمحدود بهطور همزمان براي بهينهسازي استفاده شده است. در نهايت ورقهاي بهينهشده با اين روش با نمونههاي بهينه نشده مقايسه شدهاند و نتايج بهدست آمده حاكي از مفيد و كارآمد بودن استفاده همزمان از الگوريتم ژنتيك و روش المانمحدود در دستيابي به نمونه ورقهاي با وزن بهينه و نيز كم نمودن زمان طراحي است. |
تعداد صفحات : 354