علیرضا معصومی

علیرضا معصومی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 

 

دانشکده فنی مهندسی

گروه  مهندسی مکانیک

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مکانیک -طراحی کاربردی

 

عنوان :

تحلیل ارتعاشات غیرخطی صفحات کامپوزیتی فیبر کربن/ اپوکسی ویسکوالاسیتک با درنظر گرفتن اثرات عیب لایه لایه شدن

 

استاد راهنما:

دکتر علیرضا شوشتری

اساتید داور:

دکتر مهدی کریمی

دکتر هاشم مظاهری

پژوهشگر:

علیرضا معصومی

 

 

 

15/7/96 ساعت 11 آمفی تئاتر دانشکده

 

BU-Ali Sina University

 

Factuality of Engineering

Department of Mechanic

 

Thesis submitted for master of

Mechanical Engineering

 

Title

 Nonlinear Vibration Analysis of Viscoelastic Carbon Fiber/Epoxy Plates with Delamination Damage

 

Supervisor:

Alireza Shooshtari

 

By:

Alireza Masoumi

 

October, 7, 2017

 

با توجه به وسعت کاربردهای عمومی و پیشرفته‌ی مواد کامپوزیتی، به‌ویژه کامپوزیت‌های پلیمری، ارزیابی رفتار مکانیکی این مواد بسیار بااهمیت خواهد بود. از طرفی دیگر سازه‌های ساخته‌شده از مواد مرکب همچون بسیاری از مواد دیگر ایده‌آل نبوده و عموماً به دلایل مختلف فیزیکی دارای عیوب می‌باشند. ازاین‌رو بررسی رفتار سازه‌های کامپوزیتی با فرض عیوب موجب ایجاد شناختی بهتر نسبت به پاسخ این سازه‌ها در زمان ایجاد عیوب خواهد شد.

 

در این پایاننامه، ارتعاشات ورق‌های ویسکو-الاستیک فیبرکربن/ اپوکسی با در نظر گرفتن اثرات تورق، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، تئوری لایه‌ای کوپل با تئوری کلاسیک ورق ، به‌عنوان میدان جابجایی ورق متورق مورداستفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، مدل کلوین- ویت جهت اعمال شرایط جامد ویسکوالاستیک استفاده‌شده است. با فرض کرنش‌های غیرخطی بسط یافته و فرض میدان جابجایی تورق، با اعمال توابع هویساید، عملیات تحلیل ادامه یافته است. پس‌ازاین، با بهره‌گیری از اصل همیلتون هشت معادله‌ی حرکت جهت ارتعاشات ورق مذکور به همراه درنظر گرفتن درجات آزادی ناشی از تورق بدست آمده است. سپس با اعمال روش گلرکین و ناچیز دانستن اینرسی دوران صفحه‌ای، این معادلات به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است. این معادلات یکبار در حالت آزاد و بار دیگر در  حالت اجباری برای حالنهای مختلف ایزوتروپ، الاستیک سالم، ویسکوالاستیک سالم و متورق به روشهای تحلیلی یا عددی حل شده است. سپس با مقایسه‌ی نتایج هرحالت با نتایج مربوطه در ادبیات تحقیق، صحت نتایج بدست آمده مورد ارزیابی قرار گرفته است. پس از صحه گذاری نتایج ویسکوالاستیک، اثرات پارامترهای مختلف بر فرکانس طبیعی خطی و غیرخطی بررسی گردیده است. از این نتایج مشخص شده است که اثر تورق، در سیستم‌ها به صورت حالت سخت‌شوندگی بوده در حالیکه ویسکوزیته، سبب نرم،شوندگی سیستم می‌گردد. همچنین تورق کامپوزیت، باعث تغییر و کاهش فرکانس یا افزایش فرکانس‌های طبیعی خطی یا غیرخطی ورق در مودهای مختلف می‌گردد.

 

واژه­های کلیدی: ارتعاشات غیرخطی، تورق، ویسکوالاستیک، تئوری لایه‌ای.

 

Acording to general and adavenced applications of composite materials, specialy the polymer composites, the evaluation of the mechanical response of these materials is very important. In another hand, the composite structures likely other structures have many defects, that occure by means of many of the physicaly causes. Therefore, the study of the behavior of the mechanical structures by Assuming defects causes the beter understanding of the nature of the responses.

 

In this investigation, the Layerwise Thoery with Classical theory is used to study the vibration of delaminated plates. In addition, the Kelvin-Voigt model is used to appling viscoelastic conditions. By assuming, the nonlinear strains, and delamination displacement fields, the analysis was continued. After this, by using Hamilton principle, eight dynamic equetions of motion of the delaminated plate were derived. The Galarkin methods with neglecting rotational inertias have been applied. Finally, the partial differential equeations were converted to ordinary differential equeations. These equetions, in the free and forced conditions in different cases of isotropic, intact elastic, intact viscoelastic obtained and delaminated viscoelsatic, were solved by using analytical or FE methods. Then, by comparing the results, in different cases with the reported results in literature the verification of solutions has been achived. After validation, effects of different parameters on linear and nonlinear frequencies were investigated. According to these investigations, one can see that the delaminated layer causes nonlinear hardening behavior, while the viscoelastic properties of material have nonlinear softening behavior effect on the system. Furthermore, it is shown that the dimention and situation of delamination in the layers have different effects on linear and nonlinear natural frequency of composite plate.

Key Words: Nonlinear Vibration, Delamination, Viscoelastic, Layerwise Theory

 

 

فرم رزومه تحصیلی و پژوهشی

 

 

1- مشخصات فردي :

 

نام خانوادگی: معصومی

نام : علیرضا

 

محل تولد: همدان

تاریخ تولد: 17/2/1372

تلفن تماس: 09183191397

وضعیت نظام وظیفه:

معافیت پزشکی

وضعیت تاهل:   مجرد

 

پست الکترونیکی: aerosina90@gmail.com

نشانی محل کار فعلی: دانشگاه بوعلی سینا همدان دانشکده مهندسی دپارتمان مهندسی مکانیک- آزمایشگاه آنالیز مودال

 

2- سوابق تحصيلي :

معدل

کشور/ شهر محل تحصیل

نام واحد آموزشی

مدت تحصیل

گرایش

رشته تحصیلی

مقطع تحصیلی

تا

از

18.70

همدان

علامه حلی(سمپاد)

1385

1382

 

-

راهنمایی

18.25

همدان

علامه حلی(سمپاد)

1389

1385

 

ریاضی-فیزیک

متوسطه و دیپلم

18.38

همدان

علامه حلی(سمپاد)

1390

1389

 

ریاضی-فیزیک

پیش دانشگاهی

15.90

همدان

دانشگاه بوعلی سینا

1394

1390

بدون گرایش

مهندسی مکانیک

کارشناسی

18.96

(بدون نمره دفاع)

همدان

دانشگاه بوعلی سینا

1396

1394

طراحی کاربردی

مهندسی مکانیک- (بدون آزمون- استعدادهای درخشان)

کارشناسی ارشد

 

3-  سوابق حرفه ای :

 

نام سازمان / شرکت

مدت همکاري

سمت

توضیحات

تا

از

مجموع به ماه

 

سال

ماه

سال

ماه

 

هنر کمپرسور پارس

94

تیر

94

شهریور

2 ماه

کارآموز

آموزش مبانی تعمیرات و استفاده از کمپرسورها

شیرآشیان صنعت

94

دی

95

شهریور

9 ماه

کارآموز

جهت همکاری در پروژه کارشناسی

انجمن هوافضا

92

مهر

94

مهر

24 ماه

هیئت موسس

 

انجمن هوافضا

93

مهر

93

اسفند

6 ماه

مدرس

تدریس درکلاس مبانی طراحی سازه های هوایی

انجمن هوافضا

92

مهر

93

مهر

12 ماه

دبیر انجمن

تشکیل گروه‌های پژوهشی دانشجویی- برگزاری کلاس‌های مبانی سازه‌های هوایی- اورهال هلیکوپترهای تیرکس- آغاز پروژه مهندسی معکوس موتورهای RC- طراحی و ایده‌سازی در زمینه‌ی لانچرها

مرکز رشد بسیج

92

تیر

93

مهر

15 ماه

مهندس طراح

طراحی و ساخت دستگاه 3 کاره یک خطه ی(فرمینگ فیلینگ - سیلینگ)

گروه پژوهشی آیروسینا

91

تیر

92

مهر

15 ماه

مهندس طراح

طراحی هواپیمای  (tilt rotor UAV)

گروه پژوهشی آیروسینا

91

تیر

92

مهر

15 ماه

هیئت موسس

 

هنر کمپرسور

94

تیر

94

آبان

5 ماه

مهندس طراح

طراحی دستگاه اکسیژن ساز(PSA)

آزمایشگاه آنالیز مودال

94

دی

-

تاکنون

-

مسئول آزمایشگاه

توسعه، تکمیل و راه اندازی تجهیزات جدید آزمایشگاه و انجام تست های ارتعاشات در مواد

 

 

 

 

4- دوره های تخصصی :

رديف

عنوان دوره

برگزاركننده

ميزان ساعت

زمان برگزاري

مرجع صادر کننده گواهی

1

دوره طراحی مکانیکی با کتیا

فنی و حرفه ای

60

تابستان 91

فنی و حرفه ای

2

دوره تراش CNC

فنی و حرفه ای

240

تابستان 92

فنی و حرفه ای

3

دوره کار با آباکوس

وزارت علوم

60

زمستان 92

وزارت علوم

4

فرآیند ثبت اختراع

پارک علم و فناوری

8

زمستان 94

معاونت علمی و فناوری

5

جست و جو در منابع علمی

معاونت پژوهشی دانشگاه بوعلی

8

زمستان 95

وزارت علوم

6

دوره گرامر  زبان انگلیسی

مرکز جهاد دانشگاهی

50

بهار 96

جهاد دانشگاهی

7

دوره درک مطلب  زبان انگلیسی

مرکز جهاد دانشگاهی

50

بهار 96

جهاد دانشگاهی

 

 

5- آشنایی با نرم افزار:

-        سالیدورکس 

-        فلوئنت

-        کتیا

-        متلب

-        ایدرا-مکس

-        ایمپکت

-        آیکتس

-        نرم افزار های مرتبط با انجام پروژه ها و تدریس دروس

 

6- مهارت های زبانی :

زبان

نوشتاری

ترجمه

گفتاری

شنیداری

ساختار و گرامر

درک مطلب

کل

انگلیسی

خوب

خوب

متوسط

متوسط

خوب

خوب

-

آزمون (3/3/96)MSRT 

-

-

-

12/30

24/30

36/40

72/100

7- علایق :

-        تحلیل و تست مکانیک و رفتار کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت ها

-        خرابی و شکست در کامپوزیت ها

-        ارتعاشات غیرخطی

-        ارتعاشات سیستم های ممتد

-        بیومکانیک

-        آنالیز مودال

 

8- پروژه های دانشجویی :

 

-        انجام پایان نامه درجه کارشناسی با موضوع  "مطالعه،تحقیق،طراحی ،ارزیابی ساخت و قیمت مجموعه ی آداپتور چرخان پروتز زانو"

-        انجام پروژه دینامیک سیالات محاسباتی با موضوع "تحلیل دوبعدی نیروهای وارد بر یک جسم مربعی درون یک کانال مربعی(Cavity)  در ارتفاع های مختلف نسبت به سطح کانال "

-        ترجمه ی مقاله انتقال حرارت با موضوع"تاثیر مکان و اندازه گرمایش بر انتقال حرارت جابجایی آزاد، در محیطی  با انتهای باز نیمه گرم شده،با استفاده از روش لاتیک بلتزمن"

-        ترجمه ی تز  جهت درس زبان تخصصی با موضوع "تخمین المان محدود از تنش زدایی از تنش پسماند دوبعدی در یک تیر یک سردرگیر"

-        انجام پروژه جهت درس طراحی اجزای مکانیکی 2 با موضوع "طراحی محاسباتی و نرم افزاری کامل گیربکس 5 دنده "

-        انجام پروژه جهت درس ارتعاشات غیرخطی با موضوع"تحلیل ارتعاشات غیرخطی صفحات چندفازی الکترومگنتوالاستیک مبتنی بر روش همیلتونین و بالانس انرژی"

-        انجام پروژه جهت درس بهینه سازی مکانیکی با موضوع "بهینه سازی طراحی مکانیکی کفش دوندگان با تابع هزینه ی جدید "

-        انجام پروژه سمینار ارشد با موضوع "تحلیل ارتعاشات خطی صفحات فیبر کربن اپوکسی ویسکوالاستیک با وجود عیب تورق"

-        پروژه "تحلیل ارتعاشات غیرخطی صفحات فیبر کربن اپوکسی ویسکوالاستیک با وجود عیب تورق" در دست اجرا جهت ارائه به عنوان پایان نامه کارشناسی ارشد

همچنین همراهی و مشاوره در پایان نامه های کارشناسی مهندسی مکانیک با موضوعات ذیل:

-        بررسی اتوماسیون نرم افزاری تولید کفش- علیرضا حیدری و حسین آذرمی (تابستان 95)

-        تحلیل نرم افزاری آنالیز مودال گیربکس با دنده های حلزونی- علی شیرزادی(بهار 96)

-        طراحی و ساخت فیکسچر با امکان استفاده در شرایط تکیه گاهی متنوع، تحلیل نرم افزاری و تست تجربی آنالیز مودال صفحات فلزی- عرفان فتوحی(پاییز 95)

9- مقالات :

1- معصومی علیرضا، کریمی مهدی، مقاله کنفرانسی با موضوع "بهینه سازی کفش طراحی ویژه ی بیماران دارای اختلالات عصبی محیطی مبتنی بر خواص مکانیکی و مقایسه ی آن با طراحی خواص مکانیکی کفش های مرسوم" ، اولین همایش توانبخشی ابن سینا ، توانبخشی عصبی ، 1395

2- معصومی علیرضا ، شوشتری علیرضا، مقاله کنفرانسی با موضوع "تحلیل ارتعاشات غیرخطی ورق کامپوزیتی الکترومگنتوالاستیک مبتنی بر دو روش بالانس انرژی و همیلتونین"  ، بیست و پنجمین همایش سالانه بین المللی مهندسی مکانیک ISME 2017، 12-14 اردیبهشت 1396، تهران، دانشگاه تربیت مدرس.

3- معصومی علیرضا ، شوشتری علیرضا، مقاله علمی ترویجی با موضوع" فرآیندهای نوین در مهندسی معکوس " ، مجله علمی ترویجی مهندسان مکانیک ایران.

4- حیدری علیرضا، معصومی علیرضا ، آذرمی حسین، شوشتری علیرضا، مقاله علمی ترویجی با موضوع" تحقیق و ارزیابی تولید کفش طبی با استفاده از اتوماسیون نرم‌افزاری" ، مجله علمی ترویجی مهندسان مکانیک ایران.

5- حیدری علیرضا، معصومی علیرضا ، آذرمی حسین، شوشتری علیرضا، مقاله علمی ترویجی با موضوع" تحقیق و ارزیابی طراحی کفش طبی با استفاده از اتوماسیون نرم‌افزاری" ، مجله علمی ترویجی مهندسان مکانیک ایران.