بررسی ارتعاشات گرافن تک لایه، در محیط الاستیک، تحت بارگذاری فشاری دومحوره بر مبنای تئوری الاستیسیته گرادیان کرنش اینرسی

عنوان تحقیق: بررسی ارتعاشات گرافن تک­لایه، در محیط الاستیک، تحت بارگذاری فشاری دومحوره بر مبنای تئوری الاستیسیته گرادیان کرنش اینرسی

فرمت فایل: Word

تعداد صفحات: 69

شرح مختصر:

در بسیاری از کاربردها گرافن (تک­لایه یا چندلایه) درون ماتریس پلیمری به صورت کامپوزیت مورد استفاده قرار می­گیرد. در این پژوهش گرافن ایده­آل با شکل پیوندی شش­ضلعی بین اتم­ها، واقع در ماتریس پلیمری، با شرایط مرزی مختلف شامل گیردار و ساده تحت بارگذاری فشاری خارجی دومحوره و بارگذاری حرارتی مورد بررسی قرار می­گیرد. این کامپوزیت به شکل تک­لایه در نظر گرفته می­شود.

برای مدل­سازی ابتدا جابه­جایی­ها با استفاده از تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم تخمین زده می­شوند و با استفاده از دو مدل وینکلر و پاسترناک ماتریس پلیمری مدل­سازی خواهد شد. با استفاده از تئوری گرادیان کرنش-اینرسی معادلات تعادل دینامیکی به­دست آمده و با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی بهبود یافته معادلات حل می­شوند. توزیع دما در سطح سازه با تابعیت خطی نسبت به طول و عرض صفحه، و به شکل بار گسترده فرض می­شود. فرکانس­های طبیعی و شکل مودهای مربوطه که وابسته به پارامترهای سیستم­اند در دماهای مختلف محاسبه می­گردد و اثر پارامترهایی مانند ضرایب وینکلر و پاسترناک، پارامترهای گرادیان کرنش-اینرسی و همچنین تعداد نقاط شبکه­بندی مورد بررسی قرار می­گیرد. از فرکانس­های طبیعی بسیار بالای به­دست آمده در این پژوهش می­توان سختی بالای سیستم را نتیجه گرفت.

کلمات کلیدی: گرافن، ارتعاشات نانوصفحه، مربعات دیفرانسیلی بهبودیافته، تغییرشکل برشی مرتبه سوم

فهرست مطالب

چکیده1

فصل اول

مقدمه. 2

1- 1 مقدمه­ای بر نانوکامپوزیت­های گرافنی.. 2

1-1-1 تاریخچه:2

1-1-2 معرفی:3

1-1-3 روش­های ساخت گرافن.. 4

1-1-4 خواص:6

1-1-5 کاربردها:8

1-2 مقدمه­ای بر روش­های تحلیل مواد نانوساختار:.................. 8

1-2-1 تئوریتنش دوگانه. 9

1-2-2 تئوریالاستیسیته­ی غیرمحلی ارینگن.. 9

1-2-3 تئوری گرادیان کرنش-اینرسی.. 10

1-3مروری بر پژوهش­های انجام شده 11

1-4معرفی پایاننامه­ی کنونی و اهداف آن............ 13

فصل دوم

معادلات حرکت.. 14

2-1فرمولبندی معادله­ی حرکت نانوصفحه. 14

2-2 روشمربعات دیفرانسیلی بهبودیافته. 25

2-3 فرم عادی معادلات به­دست آمده از تئوری گرادیان کرنش-اینرسی.. 28

فصل سوم

نتیجه­های عددی.. 29

3-1 مقدمه. 29

3-2 اعتبارسنجی روش حل.. 30

3-3 بررسی اثرات تعداد نقاط شبکه­بندی بر فرکانسهای طبیعی سازه30

3-4 بررسی اثرات پارامترهای اندازه در تئوری گرادیان کرنش-اینرسی بر فرکانس سازه31

3-5 بررسی اثرات نیروی اعمالی بر فرکانس­های سازه36

3-6 بررسی تأثیر ضرایب وینکلر و پاسترناک بر فرکانس­های طبیعی.. 37

3-7 بررسی اثرات تغییر دما بر فرکانس­های طبیعی سازه39

3-8 شکل مودهای سازه40

فصل چهارم

نتیجه­گیری و پیشنهادات.. 42

4-1 مقدمه. 42

4-2 نتیجه­ گیری.. 42

4-3 پیشنهادات.. 43

مراجع. 44

پیوست الف

فرم عادی معادلات به­دست آمده از تئوری گرادیان کرنش-اینرسی.. 48

تحلیل تیر خمیده FGM

عنوان تحقیق: تحلیل تیر خمیدهFGM

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 62

شرح مختصر:

در فصل اول این پروژه به آشنایی با مواد FGM پرداخته ایم سپس در فصل دوم با استفاده از روش اجزاء محدود، فرمول بندی جهت تحلیل غیرخطی هندسی تیرهای خمیده ارائه شده است. در فرمول بندی اجزاء محدود تابع شکل برای انحناء بجای تغییر مکانها معرفی شده است. المان تیر خمیده با قوسی از دایره معادل سازی شده و روابط کرنش-تغییر مکان غیرخطی در دستگاه مختصات قطبی نوشته شده است. با دردست داشتن روابط تنش-کرنش و معادلات تعادل، روابط کرنش-انحناء حاصل گردیده که با جانشینی روابط فوق در روابط کرنش-تغییر مکان معادلات دیفرانسیلی که مقادیر تغییر مکان را برحسب انحناء بیان می­دارد بدست آمده است. با در دست داشتن سه انحناء گرهی تابع شکلی از درجه دوم برای انحناء تعریف شده و با استفاده از آن مقادیر تغییر شکلها بر حسب انحناهای گرهی بیان گردیده است، به دنبال آن ماتریس انتقالی ارائه شده، که انحناء گرهی را با تغییر شکلهای گرهی مرتبط می­سازد. سپس انرژی کل المان خمیده به صورت تابعی از انحناء بیان و با کمینه سازی آن رابطه نیرو- تغییر شکل حاصل شده است. از آنجا که روش فوق قادر به منظور نمودن تغییر شکلهای بزرگ، و همچنین تاثیرات نیروهای غشائی و شعاعی در سختی عضو می­باشد، دیگر رابطه نیرو-تغییر شکل خطی نمی­باشد، بدین سبب روش تکرار نیوتن-رافسون جهت همگرایی جواب اختیار شده، و الگوریتمی بر این اساس ارائه گردیده است. با مطالعه چند مثال عددی و مقایسه نتایج بدست آمده با سایر مراجع نشان داده شده است که روش مذکور از دقت، سرعت و کارائی کافی برخوردار است.در فصل سوم تئوری کلاسیک مقاومت مصالح برای تحلیل دینامیکی تیرهای خمیده ضخیم در زمینه مواد تابعی مدرج (FGM) استنباط شده است. فرآیند استخراج شامل ساده سازی دستکاری جبری با استفاده از مفهوم تغییر مکان محور خنثی مواد است.همچنین مطالعات پارامتری بر روی فرکانس­های طبیعی برای نشان دادن تطبیق پذیری از فرمولهای اتخاذ شده با استفاده از راه حل دستی سری توانی ارائه شده است.

فهرست مطالب

چکیده 1

مقدمه 2

فصل اول: آشنایی با مواد FGM 3

(1-1تاریخچه مواد FGM 4

1-2) معرفی مواد تابعی مدرج FGM 5

فصل دوم: تحلیل تیرهای خمیده 13

1-2) معادلات انحنا-جابجایی در دستگاه مختصات قطبی 14

2-2) انتخاب تابع شکل 17

2-3) استخراج رابطه انحناء برحسب انحناهای گرهی 19

2-4) ماتریس انتقال بین انحناهای گرهی و جابجایی­های گرهی 20

2-5) معادله تعادل المان 21

2-6) مطالعات عددی 25

فصل سوم: تحلیل تیرهای خمیده FGM 28

3-1) فرضیه­ ها و تعاریف 29

3-2) معادلات سینماتیک،تنش و کرنش 30

3-3) نیروی محوری و خمشی لحظه­ ای در محور خنثی 31

3-4) ضریب برشی 32

3-5) معادلات حرکت 35

3-6) تحلیل عددی و مقایسه 36

3-7) مدلسازی تیر FGM در جهت ضخامت 44

نتیجه گیری 53

پیوست 1 54

پیوست 2 54

منابع و مراجع 56

فهرست جداول

جدول (1)- نتایج بررسی مثال1 25

جدول (2)- خواص مواد فلزی و سرامیکی 39

جدول (3)- مقایسه فرکانس­ مدلهای مختلف و روش­های عددی 40

جدول (4)- فرکانس انواع مختلف شرایط مرزی با تکیه گاه ساده 40

فهرست اشکال

شکل (1)- تصویر شماتیک ریزساختاری یک ماده تابعی مدرج متشکل از سرامیک-فلز 6

شکل (2)- عکس برداری از مقطع یک ماده تابعی مدرج از جنس Al/si توسط میکروسکوپ نوری 6

شکل (3)- تغییر خواص در برش عرضی پوسته یک صدف 7

شکل (4)- ماده تابعی مدرج با تغییر خواص تدریجی 8

شکل (5)- ماده تابعی مدرج با تغییر خواص پله­ای 8

شکل (6)- توزیع آهن و تنگستن در اثر حرارت 9

شکل (7)- حرارت دادن آهن و فولاد در ماکروویو به اندازه 950 درجه در زمان 3 دقیقه 9

شکل (8)- مولفه جابجائی گره­ای در ابتدا و انتها 14

شکل (9)- مولفه های انحنای گره­ای و بارهای خارجی المان 14

شکل (10)- المان تیر خمیده با درنظر گرفتن جهات قراردادی 15

شکل (11) –نتایج بررسی مثال (2) با 27

شکل (12)- طرحواره­ی یک تیر خمیده 29

شکل 13- طرحی از قوس کم عمق 40

شکل (14)- تغییرات فرکانس با پارامتر c/a با کمان قید شده در 41

شکل (15)- تغییرات فرکانسی با پارامتر c/a با کمان قید شده در 41

شکل (16)- تفاوت درصدی در دو شکل قبل 42

ارزیابی رفتار تنش - کرنش سنگها با استفاده از دستگاه آزمایش خودکنترل

عنوان تحقیق: ارزیابی رفتار تنش - کرنش سنگها با استفاده از دستگاه آزمایش خودکنترل

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 34

شرح مختصر:

مطالعه رفتار سنگ ها بر خلاف بعضی از مصالح مهندسی در محدوده الاستیک خلاصه نمی شود. جهت تعیین رفتار واقعی توده های سنگی، مطالعه رفتار سنگ ها در تمام مراحل بارگذاری حتی پس از نقطه مقاومت نهایی، شکست و خرابی کامل سنگ نیز امری ضروری است. به همین دلیل ارزیابی رفتار و مطالعه جامع سنگ ها در آزمایشگاه توسط دستگاههای عادی آزمایش ( که صرفاً قادر به بارگذاری سنگ تا مقاومت نهایی سنگ هستند) را نمی توان به طور کامل انجام داد و نیاز به دستگاه های پیچیده و پیشرفته و مجهز به امکانات الکترونیکی است. این نوع دستگاه ها در مکانیک سنگ تحت عنوان خود کنترل ( servo- control) مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله سعی شده است تا حدودی مکانیزم رفتاری سنگ ها در بارگذاری، کاربرد منحنی های کامل تنش- کرنش سنگ ها، انواع آزمایش هایی که توسط این نوع دستگاه ها در دنیا انجام شده است و در پایان اندرکنش ماشین- نمونه، تاثیر سختی ماشین و نمونه در بدست آوردن این نوع منحنی ها و به طور کلی اصول و کلیات دستگاه های خود کنترل به تفصیل پرداخته شود.

کلمات کلیدی: رفتار شکننده، رفتار خمید، خود کنترل، تنش. کرنش، سختی

فهرست مطالب

چکیده1

رفتار شکننده و خمیری2

مفهوم اندرکنش ماشین – نمونه (مفهوم ماشین ، نرم و سخت) 5

عامل مؤثر در شکست کنترل شده سنگها در ماشین آزمایش8

اصول و مبانی دستگاههای خود کنترل16

خلاصه ای از مطالعات انجام شده و نتایج حاصل از آن توسط دستگاه خودکنترل 20

نتیجه گیری28

خلاصه و پیشنهاد30

منابع31

بررسی سنسورها و ترانسدیوسرها و کنترل صنعتی

عنوان پروژه: بررسی سنسورها و ترانسدیوسرها و کنترل صنعتی

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 358

شرح مختصر:

عبارتهای تنش و کرنش غالباً در موقع استفاده با یکدیگر اشتباه می شوند و بنابراین لازم است در اینجا تعریف روشنی از این در کلمه بیان شود.

کرنش نتیجه تنش است و به صورت تغییر نسبی ابعاد یک شی بیان می شود، بدین معنی که تغیر بعد تقسیم بر بعد اصلی می شود، به گونه ای که به عنوان مثال، از نظر طولی کرنش تغییرات طول تقسیم بر طول اصلی است. این کمیتی است که یک عدد خالص بوده و حاصل تقسیم یک طول بر طول دیگر است و بنابراین دیمانسیون فیزیکی ندارد.

کرنش به روشی مشابه تغییر کمیت تقسیم بر کمیت اصلی را می توان برای اندازه گیری های سطح و یا حجم تعریف کرد به عنوان مثال، کرنش سطح، عبارتست از تغییر سطح تقسیم بر سطح اصلی و کرنش حجم، تغییرات حجم تقسیم بر حجم اصلی است.

در مقابل، تنش، عبارتست از تقسیم مقدار نیرو بر مقدار سطح. همانگونه که درمورد یک سیم و یک میله در تنش کششس و یا فشای ، بهعنوان مثال، تنش کششی عبارت از نیروی وارده تقسیم بر سطحی که نیرو به آن وارد می شود که آن سطح،سطح مقطع سیم و یا میله است. درمورد موادی مانند مایعات و یا گازها، که می توانند در تمام جهات به طور یکنواخت فشرده شوند، تنش کلی نیرو بر واحد سطح است که همان فشار وارده است و کرنش تغییر حجم تقسیم بر حجم اصلی است. عمومی ترین ترانسدیوسرهای کرنش از نوع تنش مکانیکی کششی (Tensile mechanical stress) هستند. اندازه گیری کرنش، اجازه می دهد که مقدار تنش با دانستن مدول الاستیک (Elastic modulus) قابل محاسبه باشد. تعریف هر نوع از ضریب کشسانی کرنش/ تنش است (که دارای واحد تنش است،چون کرنش واحد فیزیکی ندارد) و کاربردی ترین مدول الاستیک ، مدول خطی یانگ ، مدول برشی (پیچش)و مدول بولک (فشار) است.

برای مقادیر کوچک کرنش مقدار کرنش متناسب با تنش است و مدول الاستیک کمیتی است که نسبت کرنش/ تنش را در ناحیه الاستیک، بیان می کند، (قسمتی از نمودار کرنش- تنش که خطی است) به عنوان مثال مدول یانگ نسبت کرنش کششی/ تنش کششی، به طور نمونه برای هر ماده به شکل سیم اندازه گیری می شود (شکل 1-1) روش اندازه گیری کلاسیک، هنوز هم در آزمایشگاه مدارس مورد استفاده قرار می گیرد و درآن از یک زوج سیم بلند استفاده می شود، که یکی از آنها به بار وصل شده و به سیم دیگر یک ورنیه مدرج نصب می شود.

آشکارسازی و تبدیل تنش کششی در برگیرنده اندازه گیری تغییرات خصی کوچک طول یک نمونه است. این به وسیله اثر تغییرات دما، که ایجاد انبساط و یا انقباض می‌کند کامل می شود. برای تغییرات حدود صفر تا 90 درجه سانتیگراد که دمای محیط اطراف ماست، انبساط و انقباض طول در همان حدود اندازه تغییراتی که توسط مقادیر زیادی فشار ایجاد می شود خواهد بود. بنابراین هر سیستمی برای آشکار سازی و اندازه گیری کرنش بایستی به نحوی طراحی شود که اثرات دما بتواند جبران سازی شود.

قوانینی که برای آشکار سازی کرنش خطی و یا سطحی استفاده می شود پیزورزیستیو و پیزو الکتریک نامیده می شوند.

فهرست مطالب

فصل 1: کرنش و فشار -----------------------------------------------1

• کرنش مکانیکی-------------------------------------------2
• تداخل سنجی---------------------------------------------9
• روشهای فیبر نوری--------------------------------------13
• گیجهای فشار--------------------------------------------14
• فشار گازی کم-------------------------------------------21
• گیجهای یونیزاسیون--------------------------------------23
• استفاده از ترانسدیوسر-----------------------------------26

فصل 2: موقعیت ، جهت ، فاصله و حرکت---------------------------28

• موقعیت ------------------------------------------------29
• جهت---------------------------------------------------30
• اندازه گیری فاصله – مقیاس وسیع-----------------------39
• فاصله پیموده شده---------------------------------------41
• سیستمهای شتاب سنج----------------------------------50
• دوران------------------------------------------------56

فصل 3: سنسورهای دما و ترانسدیوسرهای حرارتی----------------68

• گرما و دما-------------------------------------------69
• نوار بی متال-----------------------------------------70
• انبساط مایع و گاز ------------------------------------74
• ترموکوپلها-------------------------------------------76
• سنسورهای مقاومت فلزی----------------------------85
• ترمیستورها-----------------------------------------92
• تشخیص انرژی گرمایی تابشی-----------------------99
• آشکارسازهای پایروالکتریک------------------------100
• ترانسدیوسرهای حرارتی----------------------------103
• ترانسدیوسرهای حرارتی به الکتریکی---------------105

فصل 4: جامدات ، مایعات و گازها------------------------------108

• جرم و حجم----------------------------------------109
• سنسورهای الکترونیک---------------------------110
• آشکارسازهای مجاورتی--------------------------115
• سطح مایعات-------------------------------------130
• سنسورهای جریان مایع---------------------------133
• زمان سنجی--------------------------------------137
• گازها--------------------------------------------141
• ویسکوزیته (گران روی)--------------------------145

فصل 5: فرآیندها---------------------------------------------174

• فرآیندهای صنعتی--------------------------------175
• بررسی رفتارهای کلی فرآیندهای صنعتی----------194
• روشهای عملی تعیین تابع تبدیل فرآیندها-----------206

فصل 6: کنترل کننده ها--------------------------------------220

• کنترل کننده ها-----------------------------------221
• کنترل کننده ها از نظر انرژی محرکه-------------221
• کنترل کننده ها از نظر قانون کنترل---------------222
• اصل کلی ایجاد عملیات در کنترل کننده ها-------236
• کنترل کننده های الکتریکی---------------------237
• کنترل کننده های بادی--------------------------242
• کنترل کننده های هیدرولیکی--------------------261
• انتخاب کنترل کننده ها--------------------------290
• تنظیم کنترل کننده ها---------------------------294
• جبرانسازی در سیستمهای کنترل صنعتی--------307

فصل 7: عناصر نهایی و محرک ها-------------------------319

• شیرها-----------------------------------------321
• محرک ها-------------------------------------329
• تثبیت کننده شیر-------------------------------343
• شیرهای مخصوص----------------------------348
• تقویت کننده ها---------------------------------353

مراجع