بخشی از مقاله
چکیده
در دنیای صنعتی امروز، روشهای تحلیلی و تقریب های مهندسی در مسایل پیچیده مهندسی کمتر استفاده میشود . از این رو حل مسا یل صنعتی هر روز بیش از پیش خود را وابسته به روشهای حل عددی همچون روش اجزای محدود میبیند. در تمام مراکز صنعتی از قطعاتی که دارای یک بخش ثابت و یک میله چرخان که در تماس با بخش ثابت هستند استفاده میشود، که برای جلوگیری از ارتعاشات حاصل از این حرکت چرخان از یک بوش به عنوان لرزش گیر استفاده میشود.
به منظور دارا بودن خاصیت لرزش گیری مناسب، میبایست از مادهای استفاده شود که دارای خاصیت میرایی باشد. در این تحقیق به عنوان یک مورد کاملاً صنعتی و کاربردی به شبیهسازی یک بوش لاستیکی به کمک تئوریهای مربوط به مواد با رفتار ویسکوالاستیک و هایپرالاستیک پرداخته خواهد شد. در این شبیهسازی چگونگی مدل کردن مواد لاستیکی با ویژگی وابسته به نرخ کرنش، چگونگی انجام تحلیل خزش، بررسی نحوه جابجایی بوش تحت بار و گشتاور متمرکز در مرکز آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
-1مقدمه
امروزه مهندسین بجای استفاده از روشهای تحلیلی و تقریبهای مهندسی در مسایل پیچیده از روشهای حل عددی همچون روش اجزای محدود استفاده می کنند. نرمافزارهای متعددی برای استفاده از روشهای حل عددی طراحی و به بازار ارائهشدهاند. در این ﻣﻴﺎﻥ ﻧﺮﻡﺍﻓﺰﺍﺭ آباکوس به دلیل مدلسازی قوی، تحلیل دقیق و سرعت بالای این نرمافزار ، آن را به یک نرمافزار اجزای محدود ممتاز تبدیل کرده است.
ارتعاشات در سازههای صنعتی مسئله مهمی است که مهندسان همواره خواستار کاهش یا رفع آن میباشند. یک روش بسیار معمول، اضافه کردن مادههای مستهلک کننده غیرفعال جهت کاهش سطح ارتعاشات در سازههای صنعتی است
در اکثر مراکز صنعتی از قطعاتی که دارای یک بخش ثابت و یک میله چرخان که در تماس با بخش ثابت هستند، استفاده می شود که برای جلوگیری از ارتعاشات حاصل از این حرکت چرخان، از یک بوش به عنوان لرزش گیر استفاده میشود.
به منظور دارا بودن خاصیت لرزش گیری میبایست از مادهای استفاده شود که دارای خاصیت میرایی باشد. یکی از روشهای پذیرفتهشده و موثر در کاهش سطح انرژی ارتعاشی استفاده از مواد ویسکوالاستیک به صورت مقید شده بوده که مواد پلیمری دارای این خاصیت میباشند 1]و.[2 پس در این تحقیق به عنوان یک موردکاملاً صنعتی و کاربردی به شبیهسازی و تحلیل خزشی یک بوش لاستیکی پرداخته میشود.
پلیمر مادهای شامل مولکولهای بزرگ است که از به هم پیوستن ﻭﺍﺣﺪﻫﺎﻱ کوچک تکرارشونده که مونومر نامیده میشوند، ساخته شده است. پلیمرها دارای خواص ویسکو الاستیک هستند و منشأ این ﭘﺪﻳﺪﻩ، ﮔﺮﻩ خوردگی زنجیرهها و اتصالات شبکهای آنها در هم است. خواص ویسکو الاستیک که به مواد پلیمری نسبت داده میشود در واقع ترکیبی از دو نوع رفتار ایدهآل، ویسکوز و الاستیک میباشد.
وقتی ماده ویسکوالاستیکی تحت بارگذاری قرار گیرد ابتدا یک عکسالعمل لحظهای از خود نشان میدهد اما با گذشت زمان مقدار کرنش تغییر خواهد کرد. پس از باربرداری مقداری از کرنش به صورت آنی بر میگردد اما مابقی با زمان بر میگردند و حتی قسمتی از آن باقی میماند. این رفتار مشابه رفتار خزشی مواد است.
وقتی به ماده ویسکوالاستیک انرژی داده شود این انرژی به مرور زمان از بین میرود و مصرف می شود. مواد ویسکوالاستیک سه رفتار ویژه رهاسازی تنشی - stress relaxation - ، پسماند تنش-کرنش stress - strain - hysteresis و خزش از خود نشان میدهند
در آزمون رهاسازی تنشی یک بعدی، ماده تحت کرنش ثابتی قرار میگیرد و تنش در طول زمان اندازهگیری میشود. در این مدت، کرنش ثابت و تنش متغیر است و مدول برشی - نرمال یا حجمی - متناسب با آن تغییر میکند. رابطه ریاضی که تغییرات مدول را با زمان نشان میدهد سری پرونی است.
هایپرالاستیسیته توانایی ماده برای تحمل تغییر فرم زیاد به واسطه اعمال نیروهای کوچک میباشد، بدون اینکه خاصیت ماده مورد نظر تغییر کند. یک ماده هایپرالاستیک دارای رفتاری غیرخطی بوده و به این معنی است که نسبت مستقیمی بین میزان تغییر فرم و نیروی اعمالی وجود ندارد.
یک ماده الاستیک زمانی هایپرالاستیک است که بتوان آن را توسط یک تابع اسکالر W که تابع انرژی کرنشی گفته میشود تعریف کرد که مؤلفههای تانسور تنشی Second Piola Kirchoff ، W€ تابع انرژی کرنشی بر واحد حجم ماده تغییر فرم نیافته، مؤلفههای تانسور کرنشی Green-Lagrange و مؤلفههای تانسور کرنشی right Cauchy-Green میباشند. با انجام محاسبات جبری بر روی معادله - 3 - مؤلفههای تانسور تنشی حقیقی کوشی اینگونه به دست خواهند آمد
