بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مواد هدفمندبا توجه به خواص ویژهی خود بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته اند. تغییر پیوسته خواص در این مواد، وجود پدیدههای نامطلوب مانند تمرکز تنش را به حداقل میرساند. از سوی دیگر رفتار ویسکوالاستیک در بارگذاری دینامیکی به پیدایش میرایی ساختاری میانجامد.
در اثر پیشرو ویژگیهای رفتار خمشی ورق ویسکوالاستیک هدفمند - رفتاری که وابسته به مکان و زمان است - تحت ارتعاشات اجباری مورد تحلیل قرار گرفته و روابط حاکم بر آن بررسی شدهاست.مدل مورد بررسی یک مدل جامد استاندارد خطی است که شرایط مرزی آن در چهار لبه، تکیهگاه ساده، غیر قابل حرکت میباشد. تئوری ورق استفاده شده در مطالعات کنونی تئوری کلاسیک بوده است.
ابتدا ورق همسانگرد ، ورق هدفمند ودر ادامه ورق ویسکوالاستیک را تحت شرایط مختلف بارگذاری و هندسی بررسی و با مراجع موجود صحه گذاری شدهاست. معادله حاصله یک معادله دیفرانسیلی-انتگرالی1 است که با استفاده از روش ناویر2 و روشهای حل زمانی - سری ذوزنقهایی3، شتاب متوسط ثابت - 4 حل شده است. در انتها ورق ویسکوالاستیک هدفمند بررسی و با توجه به ویژگی ورق ویسکوالاستیک و ورق هدفمند مدلی برای ورق ویسکوالاستیک هدفمند پیشنهاد و نشان داده شده است که استفاده از ورقهای ویسکوالاستیک هدفمند موجب کاهش بیشینه خیز ورق در پاسخ دینامیکی و فرکانس طبیعی آن میشود.
به دلیل هدفمند بودن ورق رفتار مکانیکی آن در جهت ضخامت به صورت پیوسته تغییر میکند اما به واسطه میرایی موجود در مواد ویسکوالاستیک رفتار دینامیکی و ارتعاشی آن به شدت محدود میشود. مدل موجود با افزایش میرایی سختیاش افزایش یافته لذا فرکانس ارتعاشی آن افزایش مییابد، بنابراین برای حذف نوسانات ورق میتوانیم از میراکنندههایی با ثابت میرایی کمتر استفاده کنیم. به ازای مقادیر توزیع حجمی و ثابت میرایی مختلف رفتار ورق متفاوت بوده و میتوان سخت شوندگی و نرم شوندگی یا به عبارتی میزان نوسانات، خیز و مدت زمان لازم برای رسیدن به حالت پایدار را پیشبینی نمود که این موضوع میتواند به صورت گستردهایی در صنعت مورد توجه قرار گیرد.
-1مقدمه
مکانیک مواد یکی از قدیمیترین شاخههای مکانیک است. توسعه پیوسته تئوریهای مکانیک و مواد باعث افزایش تعداد زیادی از مواد از جمله مواد نانو، فومها، بیومواد، آلیاژهای حافظهدار و پلیمرها، مواد هوشمند و غیره شده است.
-1-1مواد هدفمند
از جدیدترین مفاهیم ارائه شده در زمینه طراحی مواد، مفهوم مواد هدفمند یا 1FGM میباشد. این مواد از دو ماده به گونهای ساخته شدهاند که در راستای یک بعد، خواص به صورت تابعی مشخص از خواص یک ماده به ویژگیهای ماده دیگر تغییر می-کند. مزیت منحصربه فرد این مواد آن است که وجود پدیدههای نامطلوب مانند تمرکز تنش، تنشهای حرارتی متمرکز و جدایش موجود در لمینتها و مواد مرکب سنتی را به حداقل میرساند همچنین شروع تغییرشکل پلاستیک و شکست را به تأخیر میاندازد
-2-1مواد ویسکوالاستیک
خواص ویسکوالاستیک از دیگر مباحث مورد توجه در حوزه مکانیک مواد است. جامدات الاستیک دارای شکل مشخصی میباشند و با اعمال نیروهای خارجی به وضعیت تعادلی جدیدی تغییرشکل می دهند و با حذف باربه طور آنی به شکل ابتدایی خود باز میگردند. در رفتار ویسکوز، انرژی مکانیکی در طی بارگذاری بدون ذخیرهسازی پیوسته مستهلک میشود.
-2تئوری کلاسیک ورق الاستیک
تئوری مورد استفاده تئوری کلاسیک ورق میباشد. که دارای فرضیات زیر میباشد.
- 1 خیز سطح میانی در مقایسه با ضخامت ورق کوچک است.بنابراین شیب سطح خیزدارقابل صرفهنظر است.
- 2 مقاطع مسطح که از ابتدا عمود بر صفحه میانی بودهاند،پس از خمش، مسطح و عمود بر این صفحه باقی میماند ازکرنش- های برشی عمودی xz و yz میتوان صرفهنظر میشود .
- 3 تنش عمود بر صفحه میانی، z در مقایسه با مولفههای دیگر تنش کوچک است و میتوان از آن صرفهنظر کرد. المان با ابعاد dxو dyاز ورق را در نظر بگیرید که در معرض بار گسترده یکنواخت بر واحد سطح p قرار گرفته است.
