بررسی مکانیک ترک و ارتعاش در سازه های لایه ای چندماده ای

چکیده مقاله

این مقاله به بررسی مکانیک ترک و پاسخ ارتعاشی سازه های لایه ای چندماده ای Multi material Laminates تحت بارگذاری های پیچیده تک محوره، برشی و ضربه ای می پردازد و تاکید ویژه ای بر رشد ترک بین لایه ها و تحلیل مودهای ارتعاشی دارد هدف اصلی تحقیق ارائه چارچوبی یکپارچه برای پیش بینی رفتار ترک و پاسخ دینامیکی این سازه ها با ترکیب داده های تجربی و شبیه سازی چندمقیاسی و همچنین ارائه طراحی بهینه لایه بندی برای افزایش مقاومت به شکست و کاهش ارتعاش است در این مطالعه، اثر ترتیب، ضخامت و خواص مواد لایه ها بر نرخ رشد ترک و فرکانس های طبیعی مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که لایه های سخت خارجی و لایه های نرم داخلی می توانند تمرکز تنش را کاهش داده، رشد ترک را آهسته کنند و پاسخ ارتعاشی سازه را کنترل نمایند، در حالی که ترتیب نامتقارن یا قرار دادن لایه های نرم در خارج موجب افزایش نرخ رشد ترک و دامنه ارتعاشات می شود تحلیل مسیر ترک ها نشان داد که ترک ها ابتدا در نقاط تقاطع لایه ها و نواحی تغییر ضخامت شکل می گیرند و سپس به مرکز لایه ها نفوذ می کنند و الگوی شبکه ای پیچیده ایجاد می کنند که رفتار سازه را تحت شرایط بارگذاری دینامیکی حساس تر می سازد نتایج شبیه سازی و داده های تجربی نشان دادند که الگوریتم بهینه سازی چندهدفه قادر است ترتیب لایه ها و ضخامت بهینه را مشخص کند، به طوری که نرخ رشد ترک تا حدود ۱۸ درصد کاهش یافته و دامنه ارتعاش نیز تا حدود ۱۰ درصد کاهش یابد همچنین تحلیل حساسیت پارامترهای هندسی و مواد نشان داد که ترتیب و ضخامت لایه ها بیشترین اثر را بر رفتار سازه دارند و خواص مواد داخلی اثر تکمیلی دارند یافته ها همچنین نشان دادند که ترک های بین لایه ای موجب کاهش فرکانس های طبیعی و ایجاد مودهای محلی شدید در نواحی آسیب دیده می شوند و بنابراین توجه به طراحی بهینه و کنترل مودهای محلی برای جلوگیری از شکست ناگهانی ضروری است در نهایت، این تحقیق چارچوبی جامع ارائه می دهد که ترکیب داده های تجربی، شبیه سازی چندمقیاسی و الگوریتم های بهینه سازی، امکان طراحی سازه های مقاوم در برابر رشد ترک و با پاسخ ارتعاشی کنترل شده را فراهم می آورد و می تواند به عنوان راهنمای عملی و پژوهشی برای مهندسان و پژوهشگران در حوزه سازه های لایه ای چندماده ای مورد استفاده قرار گیرد

کلیدواژه‌ها

نویسندگان

امیر حسین مجیدیان

۱ دانشجوی مقطع دکتری رشته مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

سید محمد جعفری

۲ استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

سید حسین دیباجیان

۳ استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

مجیدیان، امیر حسین و جعفری، سید محمد و دیباجیان، سید حسین،1404،بررسی مکانیک ترک و ارتعاش در سازه های لایه ای چندماده ای،بیست و نهمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک،شیروان

ارائه‌شده در

مجموعه مقالات بیست و نهمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک28 بهمن 1404 · شیروان