۱۱ نتیجه برای مواد تابعی
مهرداد جبارزاده گنجه، جعفر اسکندری جم، محمود خسروی،
دوره ۱۲، شماره ۵ - ( ۱۰-۱۳۹۱ )
چکیده
- در این مقاله، رفتار کمانش حرارتی صفحات دایره ای ضخامت متغیر از جنس مواد تابعی دو¬طرفه تحت بارگذاری حرارتی یکنواخت با در نظر گرفتن تئوری برشی مرتبه اول و فرضیات فون کارمن مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص مواد نسبت به سطح میانی صفحه متقارن و طبق قانون توانی در راستای ضخامت تغییر می کند، بطوریکه سطح میانی فلز خالص و طرفین صفحه، سرامیک خالص در نظر گرفته شده است. به منظور تعیین توزیع نیروی پیش کمانش در راستای شعاعی، معادله¬ی غشایی با استفاده از روش پرتاب حل شده است. سپس معادلات پایداری به کمک روش طیفی مجازی با انتخاب توابع چبیشف به عنوان توابع پایه به صورت عددی حل شده است. نتایج عددی برای شرایط تکیه گاهی ساده و گیردار و تغییرات ضخامت خطی و سهموی ارائه شده است. تاثیر پارامترهای مختلف چون شاخص کسر حجمی، تغییر پروفیل ضخامت و نسبت جانبی بر رفتار کمانش این صفحات مورد ارزیابی قرار گرفته است.
محمد اسماعیل گلمکانی، مصطفی امامی،
دوره ۱۳، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۲ )
چکیده
هدف از این تحقیق تحلیل غیر خطی خمش و کمانش صفحات حلقوی از جنس مواد تابعی با تغییرات خواص در راستای شعاعی تحت بار مکانیکی به کمک روش رهایی پویا می باشد. خواص مکانیکی صفحه ی تابعی در جهت شعاع با استفاده از مدل موری- تاناکا تعیین شده است. معادلات غیر خطی با استفاده از تئوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول و فرضیه ی تغییر شکل های بزرگ فون کارمن ارائه می گردد. برای حل معادلات غیر خطی از روش رهایی پویا و روش تفاوت های محدود استفاده شده است. با توجه به عدم وجود تحقیقی مشابه برای خمش و کمانش صفحات گرد تابعی با تغییرات خواص در راستای شعاعی، برخی از نتایج با پاسخهای بدست آمده از نرم افزار المان محدود آباکوس برای صفحات تابعی مقایسه شده است. همچنین به مقایسه پاسخ های روش حل حاضر با برخی گزارش های موجود در مقالات برای صفحات حلقوی همسانگرد پرداخته شده است و مطابقت خوب بدست آمده حاکی از صحت و دقت روش عددی بکار رفته می باشد. در انتها اثرات پارامترهای مختلفی همچون شرایط مرزی گوناگون، تأثیر توان ماده تابعی، نسبت ضخامت به شعاع خارجی، نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی برای خمش و کمانش صفحات بررسی شده است.
مصطفی احمدی نوخندان، مهرداد جبارزاده گنجه،
دوره ۱۴، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۳ )
چکیده
هدف از این مقاله ارائه حل تحلیلی و عددی تغییرشکل‌های بزرگ دیسک‌های دوار تو خالی ساخته شده از مواد تابعی می‌باشد. دیسک‌ها تحت بارگذاری مکانیکی و دمایی قرار داده شده و خواص مواد در راستای ضخامت طبق تابع توانی تغییر می‌یابد. با استفاده از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و سوم با فرضیات ون کارمن و اصل حداقل انرژی پتانسیل معادلات تعادل بدست آمده است. همچنین به منظور مقایسه اثر تغییر مرتبه تئوری در نتایج، معادلات تعادل با استفاده از تئوری تغییر شکل مرتبه اول با کرنش‌های کوچک و کرنش‌های بزرگ و همچنین تئوری مرتبه سوم حل شده این نتایج با هم مقایسه شده‌اند. برای معادلات تعادل بدست آمده با کرنش‌های خطی یک حل بسته ارائه شده و معادلات تعادل ناشی از کرنش‌های غیر خطی مرتبه اول و سوم به کمک روش اغتشاشات و همچنین روش شبیه سازی عددی حل گردیده است. نتایج حاصل از دیسک توخالی برای تئوری مرتبه اول و سوم با یکدیگر و با نتایج دیگر تحقیقات و همچنین نتایج حاصل از نرم افزار آباکوس مقایسه گردیده است.
رسول رشیدی فر، جواد جعفری فشارکی، حسین شهریاری، وحید جعفری فشارکی،
دوره ۱۴، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله یک استوانه پیزوالکتریک از جنس مواد تابعی تحت میدانهای دوبعدی الکتریکی، حرارتی و مکانیکی تحلیل می¬گردد. کلیه ویژگیهای مواد به جز ضریب پواسون به صورت توانی در جداره استوانه تغییر می کنند. حل تحلیلی به کمک استخراج معادلات ناویر و با استفاده از سری های فوریه و روش جداسازی متغیر ها انجام می گیرد. در ادامه با در نظر گرفتن شرایط مرزی نتایج حاصل از یک نمونه تحلیل استوانه تابعی هوشمند ارائه شده است. نتایج نشان می دهند اندیس مناسب توان برای مواد می¬تواند روی طراحی استوانه و پاسخ مطلوب آن به عنوان حسگر یا عملگر تاثیر بسزایی داشته باشد. ایده اصلی این مقاله استفاده از سری فوریه برای تحلیل میدان¬های حاکم بر مساله می¬باشد که به کمک آن می¬توان هر نوع شرایط مرزی پیچیده و ساده دو بعدی یا یک بعدی را برای مساله درنظر گرفت و تحلیل نمود.
رحمت اله قاجار، صفا پیمان، علی شقاقی مقدم،
دوره ۱۴، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
ضرایب شدت تنش دینامیکی از پارامترهای مهم برای بررسی، شناخت و پیش بینی رفتار دینامیکی شکست در اجسام دارای ترک می‌باشند. در این مقاله، روش انتگرال تعاملی برای محاسبه ضرایب شدت تنش دینامیکی مواد تابعی با ترک سه بعدی به کار گرفته می‌شود. با تعریف مناسبی از میدانهای کمکی جابجایی، کرنش و تنش، انتگرال تعامل بدون هرگونه وابستگی به مشتق‌گیری از تغییرات خواص مواد مزبور، به دست می‌آید. حل عددی با در نظر گرفتن تغییرات پیوسته ضریب ارتجاعی ماده و با استفاده از روش اجزای محدود انجام میگیرد. اعتبار سنجی روش مورد استفاده با حل مساله‌های همگن و تابعی با ترک مرکزی، بیضوی و لبه‌ای تحت اثر بارهای استاتیکی و دینامیکی انجام می‌شود. در ادامه با در نظر گرفتن تغییرات خواص مواد به صورت نمایی در دو جهت داخل و عمود بر صفحه ترک، اثرات گرادیان ضریب الاستیسیته بر ضرایب شدت تنش استاتیکی و دینامیکی مواد تابعی مورد بررسی قرار میگیرد. نشان داده می‌شود، که تغییر خواص ماده همواره موجب کاهش قابل توجه ضریب شدت تنش دینامیکی جسم تابعی نسبت به ماده همگن می‌گردد. در حالی که مشخص می‌گردد، با توجه به راستای تغییر خواص ماده، ضریب شدت تنش استاتیکی جسم تابعی نسبت به ماده همگن ممکن است افزایش یا کاهش یابد.
حسین عطایی، یعقوب طادی بنی،
دوره ۱۵، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، ناپایداری کششی نانوتحریک‌کننده تیرشکل یک‌سرگیردار ساخته شده از مواد تابعی مدرج مدل شده است و با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفته است. نانوتیر تابعی مدرج، از ترکیب ژرمانیوم-سیلیکون ساخته شده است که کسر حجمی هر جزء و در نتیجه خصوصیات مکانیکی تیر به صورت پیوسته بر مبنایی قانون ساده توانی در راستای ضخامت تغییر می‌کنند. با تغییر درصد کسر حجمی جزء ژرمانیوم در نانوتیر، پنج نوع مختلف نانوتیر مورد بررسی قرار گرفته و همچنین تاثیر تغییرات کسر حجمی، پارامتر اثر اندازه و نیروهای بین‌مولکولی بر روی ناپایداری کششی بررسی شده است. معادله غیرخطی حاکم و همچنین شرایط مرزی با استفاده از اصل مینیم انرژی پتانسیل بدست آمده و سپس با استفاده از روش دیفرانسیل تربیع حل شده است. برای اعتبارسنجی روش حل حاضر از داده‌های تجربی و روش‌های حل دیگر استفاده شده و پس از مقایسه بین نتایج می توان گفت، نتایج بدست آمده از روش حل حاضر دارای تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی و عددی می باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که اثر اندازه و نیروهای بین‌مولکولی و کسر حجمی تاثیر بسیار زیادی بر روی ناپایداری کششی نانوتحریک‌کننده دارند.
صفا پیمان، رحمت اله قاجار،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، اثر میدانهای کمکی و فاصله کانتورهای حجمی از نوک ترک، بر دقت محاسبه ضرایب شدت تنش مواد تابعی با روش انتگرال تعاملی مورد بررسی قرار می-گیرند. ابتدا با تعریف مناسبی از میدانهای کمکی جابجایی، کرنش و تنش، رابطه سازی انتگرال تعاملی بدون هرگونه وابستگی به مشتق‌گیری از خواص مواد، انجام می‌شود. برای محاسبه انتگرال تعاملی، میدانهای واقعی و کمکی جابجایی، کرنش و تنش استفاده می‌شوند. میدانهای واقعی با روش اجزای محدود ایزوپارامتریک به دست می‌آیند. از سوی دیگر، میدانهای جابجایی و تنش ویلیامز که بر مبنای خواص ماده نوک ترک به دست می‌آیند، به عنوان میدانهای کمکی استفاده می‌گردند. این میدانهای کمکی جز در نزدیکی نوک ترک مناسب نمی‌باشند. بنابراین از فرمولبندی‌های نامتعادل و ناسازگاری استفاده می‌شود، تا بتوان اثر تغییرات مواد را در نظر گرفت. سپس با در نظر گرفتن خواص مواد تابعی به صورت نمایی، جواب‌های به دست آمده از این فرمول‌بندی‌ها با جواب‌های موجود در مراجع دیگر مقایسه می‌شوند. در ادامه با در نظر گرفتن کانتورهای مختلف، اثر فاصله کانتور از نوک ترک بر ضرایب شدت تنش مواد تابعی مورد بررسی قرار میگیرد. نشان داده می‌شود، که پاسخهای به دست آمده از روش ناسازگاری و روش تانسور رفتاری ثابت مناسب‌تر می‌باشند. در حالی که، روش نامتعادل برای کانتورهای دور از نوک ترک مناسب نمی‌باشد و دقت آن کمتر است.
رحمت اله قاجار، فرزین توکلی،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، اثر پارامتر ناهمگنی بر ضریب شدت تنش در مواد تابعی ارتوتروپیک در نواری ترک‌دار بررسی می‌گردد. فرض می‌شود که خواص مکانیکی و حرارتی ماده وابسته به مختصه‌ی x (موازی با سطوح ترک) و تابع نمایی از x باشد. مساله برای ترک داخلی و لبه‌ای با دو روش معادلات انتگرالی و روش المان مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته حل می‌شود. بارگذاری حرارتی به گونه‌ای است که توزیع دما در نوار یکنواخت می‌باشد. به علت تغییر خواص مکانیکی و حرارتی، توزیع تنش حاصل از این بارگذاری، یکنواخت نمی‌باشد. در حل مساله با روش معادلات انتگرالی، ابتدا مساله ترموالاستیسیته بدون ترک و سپس مساله ترک هم‌دما به صورت جدا حل می‌شوند. با استفاده از این دو حل، مساله اصلی حل می‌شود. برای حل مساله‌ی ترک هم‌دما، پس از انجام تبدیلی روی معادلات بنیادی حاکم بر ماده ارتوتروپ و ساده سازی آن، معادلات ناویر با روش تبدیل فوریه حل می‌گردد. روش حل عددی مساله، روش المان مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته است که به منظور بررسی صحت نتایج روش معادلات انتگرالی فقط در یک حالت خاص در قالب نمودار آورده شده‌است. همچنین تاثیر دما برضریب شدت تنش به ازای مقادیر مختلف پارامتر ناهمگنی، مورد بررسی قرار میگیرد .
رحمت اله قاجار، محمدرضا وراوی، صفا پیمان،
دوره ۱۶، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۵ )
چکیده
ضرایب شدت تنش استاتیکی و دینامیکی از پارامترهای مهم بررسی و پیش‌بینی رفتار شکست در اجسام ترک‌دار می‌باشند. در این پژوهش، از روش جابجایی برای محاسبه ضرایب شدت تنش استاتیکی و دینامیکی مواد تابعی استفاده می‌شود. میدان جابجایی به روش عددی و با استفاده از نرم افزار آباکوس به دست می‌آید. زیر برنامه‌ای به زبان فرترن نوشته می‌شود، تا به کمک آن بتوان، تغییرات پیوسته خواص مواد تابعی را در تحلیل عددی در نظر گرفت. شبکه المانی ناحیه حل با کاربرد المان‌های تکینی ۸ گرهی ایجاد می‌شود. نرم‌افزار آباکوس توانایی محاسبه ضرایب شدت تنش در مواد تابعی را به صورت مستقیم ندارد. لذا برنامه‌ای به زبان متلب برای محاسبه این ضرایب تدوین می-گردد. با تحلیل یک نمونه تحت بار دینامیکی، رفتار شکست دینامیکی مواد تابعی ارتوتروپیک و تاثیر پارامتر ناهمگنی بر آن با در نظر گرفتن تغییرات مواد تابعی در دو راستای عمود برهم مورد بررسی قرار میگیرد. اعتبار سنجی روش با حل مسئله‌های همگن و تابعی با ترک مرکزی تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی انجام میگیرد و نتایج با داده‌های موجود در تحقیقات پیشین مقایسه می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که اگر خواص ماده در راستای موازی ترک تغییر کند، با افزایش پارامتر ناهمگنی، ضریب شدت تنش دینامیکی مود I نوک ترک با سفتی بیشتر، افزایش می‌یابد. در حالی که برای تغییر خواص در راستای عمود بر ترک، این ضریب ابتدا افزایش و سپس کاهش می‌یابد.
وحید رضایی، علی محمد شافعی،
دوره ۱۷، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۶ )
چکیده
دراین مقاله، معادلات حرکت یک منیپولاتور n لینکی ساخته شده از مواد تابعی که خواص آن یکبار در راستای طول و بار دیگر در راستای ضخامت به صورت پیوسته تغییر می‌کند مورد بررسی قرار میگیرد. برای استخراج معادلات حرکت از فرمولاسیون گیبس-اپل و جهت مدلسازی خاصیت انعطاف‌پذیری لینک‌ها از تئوری تیر تیموشنکو بر پایه‌ی روش مود‌های فرضی استفاده شده است. در ادامه اثر تغییر در شاخص قانون توانی بر روی رفتار ارتعاشی یک منیپولاتور دولینکی، ساخته شده از مواد تابعی برای هر دو حالتی که خواص مکانیکی لینک‌ها یکبار در راستای طول و بار دیگر در راستای ضخامت تغییر می‌کند، مورد مطالعه قرار میگیرد. با معرفی پارامتری به نام انرژی سیگنال نشان می‌دهیم که تغییر در اندیس قانون توانی اثر قابل ملاحظه‌ای بر روی رفتار ارتعاشی سیستم می‌گذارد؛ به طوری که می‌توان با انتخاب شاخص قانون توانی مناسب، ارتعاشات سیستم را به طور قابل ملاحظه‌ای به صورت غیر فعال (پسیو) کاهش داد.
مهشید مهبد، مسعود عسگری،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
مواد بیولوژیک متخلخل دسته جدیدی از مواد هستند که با توجه به خواص مکانیکی ویژه نظیر سختی و چگالی قابل تعریف و نیز فراهم نمودن امکان رشد استخوان، برای کاربردهای مختلف پروتزهای بیولوژیک از جمله جایگزینی استخوان در نظر گرفته می‌شوند. از طرفی پیشرفت‌های اخیر در زمینه ساخت با استفاده از پرینتر ۳بعدی، امکان ساخت این مواد را با ریزساختارهای تعریف شده و کارآمد فراهم آورده است. در پژوهش پیش‌رو یک ماده متخلخل تابعی با تخلخل متغیر در لایه‌های مختلف مبتنی بر یک سلول واحد ارتوتروپیک جدید توسعه یافته و معرفی شده است. خواص مکانیکی این سازه ارتوتروپیک شامل مدول الاستیسیته و تنش تسلیم در جهات مختلف با توسعه روابط تحلیلی حاکم به شیوه تئوری محاسبه شده است. همچنین برای صحه‌گذاری نتایج تحلیل تئوری، مدلسازی عددی سازه در نرم‌افزار اجزاء محدود صورت گرفته است. نتایج تطابق مناسبی را بین روش تئوری و مدلسازی عددی نشان داده است. در ادامه با درنظرگرفتن سه سازه با میزان تخلخل‌های مختلف، خواص مکانیکی در هریک از لایه‌ها و نیز خواص کل سازه محاسبه شده است. خواص سازه‌های معرفی شده با خواص مکانیکی بافت استخوان تطابق خوبی را نشان داده است. در پایان تأثیر تغییرات مشخصه‌های مختلف سلول واحد ماده بر خواص مکانیکی کل سازه بررسی شده است و مشاهده شد که این تغییرات تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی کل سازه داشته و با تعیین مناسب مشخصه‌های هندسی می‌توان به کارآیی مناسب و توزیع مناسب خواص ماده برای کاربردهای مورد نظر دست یافت.
