دانلود پایان نامه تحلیل تیر ترموپیزوالکتریک

۱-۱-مقدمه
تغییرات دمایی یکی از عوامل مؤثر و یا گاهی عامل اصلی در تخریب سازه‌های مهندسی می‌باشد. اعضاء جدار نازک که به‌عنوان مثال در پوسته‌ی رآکتورها، سازه‌های فضایی، توربین‌ها و اجزای دیگر مکانیسم‌ها بکار می‌روند، مستعد شکست ناشی از کمانش، خیز با دامنه‌های زیاد و یا تنش‌های اضافی در اثر بارهای حرارتی و یا بارهای مرکب حرارتی- مکانیکی می‌باشند

توسعه‌ی مواد هوشمند با اجزای پیزوالکتریک، پتانسیل زیادی را برای استفاده در صنعت و بخصوص در زمینه‌های فوق ایجاد نموده است. این مواد به خاطر اثرات مستقیم و معکوسی که دارند به همراه خصوصیات ذاتی و انطباقی شان قادرند خصوصیات مکانیکی و حرارتی بهتری را نشان دهند و در واقع مشکلات و مسائل ناشی از بارهای حرارتی و یا بارهای مرکب حرارتی- مکانیکی را تا حدودی رفع نمایند.

به خاطر طبیعت مواد پیزوالکتریک که عمدتاً سنسور و یا محرک هستند، این مواد برای مطالعه و بررسی واکنش سیستم های گسترده، بسیار ایده آل می‌باشند. مواد پیزوالکتریک که به‌وسیله‌ی محققین برای حس کردن و کنترل کردن چنین سیستم‌هایی بکار می‌روند به‌صورت تیر، ورق و پوسته هستند. مواد پیزوالکتریک یا به سطح سازه‌ی هوشمند چسبانده می‌شوند و یا درون سازه هوشمند قرار می‌گیرد.

با توجه به اینکه این مواد سبک، کم حجم، ساده، محکم و از لحاظ ابعادی کوچک هستند تعداد زیادی از آنها را می‌توان در سازه مورد استفاده قرار داد بدون اینکه جرم سازه به میزان قابل توجهی زیاد شود. علاوه بر این روی خواص مکانیکی و دینامیکی سیستم پیوسته تأثیر زیادی ندارد.

در زمینه مدل کردن رفتار سازه‌های پیزوالکتریک با استفاده از متد تحلیلی کارهایی انجام شده است. مثلاً لین کی رونگ و دیگران بر اساس روابط ساختاری دو بعدی مواد پیزوالکتریک، یک حل تحلیلی برای یک تیر هوشمند که توسط یک جفت محرک پیزوالکتریک تحریک شده است، ارائه داده‌اند. حل ارائه شده بر اساس تعریف تابع تنش “ایری” برای مواد پیزوالکتریک و تیر الاستیک بنا شه است.

کارهای قبلی اساساً در زمینة توسعة مدلهای ساده شده برای کنترل ارتعاشات تیرها بوده است. ین کار با توسعة ورق کلاسیک برای مشارکت اثرات پیزوالکتریک دنبال شد. در حقیقت توسعة ورق کلاسیک منجر به تشکیل متدهای المان محدود برای تحلیل سازه‌های باهوش با استفاده از المان های ورق و پوسته گردید.

به‌طور کلی، تئوری ورق کلاسیک برای ضخامت‌های کم نتایج قابل قبولی می‌دهد اما این تئوری از تنش‌های برشی بین لایه‌ای صرف‌نظر می‌کند و در نتیجه برای لایه‌های ضخیم و لایه‌هایی که خصوصیات غیر همگن زیادی دارند دقت خیلی کمی دارد. برای رفع این محدودیت تئوری کلاسیک، نظریه مراتب بالاتر به وجود آمد. نظریه‌ی مراتب بالاتر جایگزین نسبتاً ساده و از نظر محاسباتی مؤثرتری برای تئوری کلاسیک ارائه می‌کند که برای بسیاری از موارد مناسب می‌باشد.

فهرست مطالب:
فصل اول (مقدمه)
۱-۱-مقدمه

فصل دوم: (پیزوالکتریسیته و کاربرد آن)
۲-۱-مقدمه
۲-۲-تاریخچه کشف اثر پیزوالکتریکی و مواد پیزوالکتریک
۲-۳-فواید استفاده از پیزوالکتریک
۲-۴-مبانی فیزیک سرامیک های پیزوالکتریک
۲-۴-۲-قطبیت پسماند
۲-۵-پروسه ی ساخت سرامیک های پیزوالکتریک
۲-۶-انواع عملگرهای پیزوالکتریک
۲-۶-۱-عمل مدار باز و بسته
۲-۶-۲-رفتار دینامیکی عملگرهای پیزوالکتریک
۲-۶-۳-ملاحظات مکانیکی
۲-۶-۴-ظرفیت بار
۲-۶-۵-حفاظت از آسیب های مکانیکی
۲-۶-۶-منبع تغذیه
۲-۷-حسگرها
۲-۸-ثابت های پیزوالکتریک
۲-۹-استخراج معادلات حاکم بر مواد پیزوالکتریک

فصل سوم (تحلیل تیر ترمو پیزوالکتریک)
۳-۱-مقدمه
۳-۲-تعیین معادلات حاکم بر تیر ترمو پیزوالاستیک تیموشنکو
۳-۲-۱-مروری بر تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول
۳-۲-۲-تعیین روابط کرنش-جابجایی تیر تیموشنکو بر اساس نظریه ی تغییر شکل برشی مرتبه ی اول
۳-۲-۳-تعیین معادلات حرکت بر حسب جابجایی حاکم بر تیر تیموشنکو با استفاده از نسخه ی دینامیکی قانون جابجایی مجازی (قانون همیلتون)
۳-۲-۴-تعیین معادلات حاکم بر تیر ترمو پیزوالاستیک
۳-۲-۵-حل معادله ی به دست آمده برای تیموشنکو
۳-۲-۵-۱-صورت کلی مسئله طرح شده در این پایان نامه
۳-۲-۵-۲-حل مسئله

فصل چهارم (نتایج عددی)
۴-۱-مقدمه
۴-۲-اطمینان از صحت حل ارائه شده
۴-۳-ارائه نمونه های عددی
۴-۳-۱-بررسی اثرات برشی عرضی بر روی رفتار دینامیکی تیر
۴-۳-۲-کنترل انحنای تیر به وسیله ی اعمال ولتاژ الکتریکی

بحث و نتیجه گیری
پیوست
مراجع
چکیده انگلیسی

نوع فایل : pdf

حجم فایل : ۱٫۷ مگابایت (zip)

تعداد صفحات : ۸۶ صفحه