پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای

word 2 MB 32567 105
1390 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک
قیمت: ۱۳,۶۵۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • پایان­نامه­ کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک- طراحی کاربردی

    چکیده

     

    تحلیل الاستوپلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ­ای

     

    تحلیل تنش و تغییر شکل مخازن جدارضخیم کروی از جنس مواد تابعمند تحت بارگذاری فشار داخلی و اختلاف دما در این پایان­نامه بحث شده است. پارامترهای مادی به صورت تابعی از شعاع در نظر گرفته شده­اند که نقش با اهمیتی در رفتار این گونه مواد ایفا می­کنند. برای مشخص شدن نقش بسزای آن­ها، چند نوع ماده دارای پارامترهای مادی متفاوت، تحت گرادیان دما و فشار داخلی قرار گرفته و بررسی شده­اند. همچنین تفاوت آن­ها در به تسلیم رسیدن این گونه مخازن مشخص شده است. برای اطمینان از بررسی­های انجام شده، نتایج به دست آمده در حالت الاستیک با مقاله­های دیگر مقایسه شده است. همچنین با مقایسه­ی نتایج مربوط به بارگذاری­ها به نقش پر اهمیت اختلاف دما در تحلیل رفتار مخازن پی برده شد. سپس به

     

    تحلیل الاستوپلاستیک این گونه مخازن پرداخته شد. برای تحلیل الاستوپلاستیک آن­ها از رفتار سختی سینماتیک خطی پیروی شده است. طبق بررسی و تحلیل رفتار آن­ها تحت بارگذاری چرخه­ای اختلاف دما و فشار داخلی ثابت که منجر به مشخص شدن دیاگرام تفکیک پدیده ها شد مشاهده کردیم که مخزن کروی تا اختلاف دماهای بالایی هنوز در حالت الاستیک باقی مانده است. همچنین ناحیه­ی الاستیک شیکدان، سطح زیادی را به خود اختصاص داده است و بعد از آن وارد ناحیه­ی پلاستیک شیکدان شده است. در واقع با این کار، رفتار ماده را قبل از بارگذاری­های متفاوت پیش­بینی کرده­ایم.

    1-1-پیشگفتار

     

    برای یک جامد الاستیک، تغییر شکل ها پس از حذف بارهای اعمالی، بازگشت پذیر می­باشند. در جامدات پلاستیک، بعد از برداشتن بار، تغییر شکل­ها در ماده باقی می­مانند و به حالت اولیه برنمی­گردند. این تغییر شکل­های غیرالاستیک در تعادل باقی می­مانند. رفتار آن­ها فرض می­گردد که به زمان وابسته نمی­باشد. همان طور که در شکل 1-1-1، پیداست، تغییر شکل در جامدات الاستوپلاستیک سختی پذیر از دو قسمت تغییر شکل الاستیک و تغییر  شکل غیرالاستیک تشکیل شده است. هنگامی که تنش کمتر از تنش تسلیم ( ) باشد، کرنش پلاستیک صفر می­باشد.

    شکل1-1-1 : جامد الاستوپلاستیک سختی پذیر

     

    مدل تشابهی رفتار این نوع مواد به وسیله مدل سنت ونان توسعه یافته نشان داده شده است.

    مدل­های گوناگونی برای توصیف سختی پذیری جامدات توسط تغییر شکل، ارائه گردیده است. سختی پذیری غیر ایزوتروپ و سختی سازی سینماتیک از جمله آن­ها هستند.

    اگر­چه اکثر مواد دارای سختی پذیری غیر­ایزوتروپ می­باشند ولی به علت سادگی مدل سختی ایزوتروپ کاربرد فراوانی دارد .به­خصوص هنگامی­که بارگذاری شعاعی باشد یعنی این­که بردار تنش در فضای تنش دارای جهت ثابتی می­باشد. به صورت عمومی، یک ماده دارای سختی ایزوتروپ به ماده­ای گفته می شود که مرز ناحیه­ی الاستیک آن تن­ها به یک پارامتر اسکالر وابسته باشد.

    منحنی تنش-کرنش در کشش متقارن با منحنی تنش-کرنش در فشار نسبت به مبدأ است ( نقطه B در شکل 1-1-2 ).

    مرز ناحیه­ی الاستیک در همه­ی جهات، نسبت به مرکز O متقارن می­باشد.

    (الف)

    (ب)

    شکل 1-1-2 : (الف) - تست کشش– پیچش تحت سختی ایزوتروپ ، (ب) - تست کشش– فشار

     

    کاربردی ترین شمای سختی سازی غیرایزوتروپ، مدل سختی سینماتیکی خطی می­باشد. در این مدل دامنه­ی ناحیه­ی الاستیک ثابت باقی می­ماند ولی این دامنه در فضای تنش جابجا می­گردد مرکز ناحیه­ی الاستیک (نقطه­ی C در شکل 1-1-3 ) به نام تنش داخلی یا تنش برگشتی نامیده می­شود .منحنی تنش-کرنش در کشش و فشار حول نقطه­ی C متقارن است. تحت یک تست کشش– پیچش، سطح تسلیم توسط جابجایی سطح تسلیم اولیه و بوسیله­ی بردار  به دست می­آید.

     

    (ب)

    (الف)

    شکل 1-1-3 : (الف) - تست کشش – پیچش تحت سختی سینماتیک ، (ب) - تست کشش – فشار

     

    اثر باشینگر هنگامی مشخص می گردد که بعد از یک تست کشش، یک تست فشار انجام گردد. معمولاً تست کشش ماده را در کشش سخت می­نماید (حد الاستیک افزایش می­یابد) ولی در جهت فشار ماده نرم می­گردد. شکل 1-1-4، نشان می­دهد که حد الاستیک در فشار کمتر از حد الاستیک اولیه در فشار می­باشد.

    از بین دو مدل ذکر شده، سختی سازی سینماتیک به واقعیت نزدیک­تر می­باشد و تخمین بهتری از اثر باشینگر ارائه می­نماید.

    شکل 1-1-4 : اثر باشینگر

    در اثر بارگذاری دوره­ای کشش– فشار، خواص سختی سازی اکثر فلزات و آلیاژها در هنگام تست تغییر می­کند . شکل 1-1-5، پارامترهای مورد استفاده برای یک سیکل پایدار تنش­های دوره­ای را نشان می­دهد .برحسب نوع ماده، دما و حالت اولیه­ی آن سختی­سازی و نرمی­سازی رخ می دهد.

    شکل 1-1-5 : سیکل تنش-­کرنش

     

     

     

    نرمی سیکلی هنگامی اتفاق می­افتد که در طول یک تست دوره­ای تحت دامنه­ی کرنش ثابت، دامنه­ی تنش کاهش می­یابد (شکل1-1-6-(الف)) یا هنگامی­که در یک تست دوره­ای تحت دامنه­ی تنش ثابت، دامنه­ی کرنش افزایش یابد (شکل1-1-6-(ب)).

    سختی سیکلی هنگامی اتفاق می­افتد که در طول یک تست دوره­ای تحت دامنه­ی کرنش ثابت، دامنه­ی تنش افزایش می­یابد (شکل 1-1-6-(الف)) یا هنگامی­که در یک تست دوره­ای تحت دامنه­ی تنش ثابت، دامنه­ی کرنش کاهش یابد (شکل 1-1-6-(ب)).

    اگر بارگذاری دوره­ای تنش متوسط غیر صفر باشد، اثرات دیگری ظاهر می­گردند (شکل  1-1-7). این بارگذاری نامتقارن اعمالی موجب عدم رشد کرنش پلاستیک و ثابت ماندن آن در هر سیکل می­گردد و یا اغلب موجب رشد آن در هر سیکل حتی بعد از پایداری حلقه­ی تنش-­کرنش، می­گردد .هنگامی­که دامنه­ی کرنش اعمال گردد، رهاسازی و یا عدم رهاسازی تنش متوسط مشاهده می­گردد. (شکل 1-1-8)]1[.

    (تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)

    ABSTRACT

     

     

    Elasto-plastic analysis of thick walled FG pressure vessels with linear kinematic hardening behavior under cyclic loading

     

    BY

     In this thesis, thick-walled spherical tanks made of functionally graded materials under internal pressure and temperature gradient are studied.  Material parameters have been considered as a function of radial coordinate which serves an important function on behavior of such materials. To clarify their significant role, several types of materials with different material parameters under internal pressure and temperature gradient have been studied. Furthermore, their effects on yielding have been determined. The elastic results have been compared with other papers to validate the investigations. Moreover, comparing the results associated with loadings has revealed the importance of temperature gradient in analysis of vessels behavior. Afterwards, considering linear kinematic hardening behavior, elasto-plastic analysis has been conducted. According to investigations and study of their behavior under thermal cyclic loading and constant internal pressure which results in determining phenomena separation diagram, we observed that spherical vessels remain in elastic region under a high temperature gradient. Also, a large area has been allocated to elastic shakedown region, and outside this region, the material enters into the plastic shakedown region. As a matter of fact, using this procedure, we will be able to predict the behavior of material in advance.

     

     

  • فهرست:

    فهرست جدول ها V

    فهرست شکل ها VI

    فصل اول : مقدمه 1

    1-1-  پیشگفتار 2

    1-2-  مواد هدفمند (تابعمند) 7

    1-3-  هدف از انجام پایان­نامه 9

    1-4-  ساختار پایان نامه 10

    فصل دوم : مروری بر تحقیقات گذشته 11

     

    فصل سوم : تئوری 16

    3-1-  حل حرارتی 18

    3-2- حل الاستیک 20

    3-2-1-  تغییر پارامترها و کاهش مرتبه 28

    3-3- حل پلاستیک 31

    3-4- الگوریتم نگاشت بازگشتی 38

    فصل چهارم : ارائه ی نتایج الاستیک 40

    4-1- بدون اختلاف دما 42

    4-2-  نتایج الاستیک با در نظر گرفتن گرادیان دما 46

    فصل پنجم : نتایج الاستو – پلاستیک 54

    5-1- نتایج الاستو – پلاستیک برای بارگذاری در یک مرحله 55

    5-2- نتایج الاستو – پلاستیک برای بارگذاری چرخه ای 67

    فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات 79

    5-1- بحث در نتایج 80

    5-2- پیشنهادات 81

    فهرست منابع  82

     

    منبع:

     

    [1] Lemaitre. J. L , Chaboche. Mécanique des matériaux solides. Dunod, Paris, 1996.

    [2] Shiota. I, Miyamoto. Y, Kyōkai. M .K .G. Functionally Graded Materials 1996. ELSEVIER SCIENCE, 1997.

    [3] Miyamoto. Y. Functionally graded materials: design, processing, and applications. Kluwer Academic Publishers, 1999.

    [4] Gamer. U. The expansion of the elastic-plastic spherical shell with nonlinear hardening. Int. J. Mech. Sci, 1988 ;30(6):415-26.

    [5] Nayebi. A , Abdi. R. Cyclic plastic and creep behavior of pressure vessels under thermomechanical loading. Comput. Mater. Sci, 2002;25:285-96.

    [6] You. L. H , Zhang. J. J , You. X. Y. Elastic analysis of internally pressurized thick-walled spherical pressure vessels of functionally graded materials. Int. J. pressure vessels and piping, 2005;82:347-54.

    [7] Ahmet. N, Eraslan , Akis. T. Plane strain analytical solutions for a functionally graded elastic-plastic pressurized tube. Int. J. pressure vessels and piping, 2006;83:635-44.

    [8] Cheung. J. B , Chen. T. S , Thirumalai. K. Transient thermal stresses in a sphere by local heating. Int. ASME. J. Appl. Mech, 1974;41(4):930-4.

    [9] Takeuti. Y , Tanigawa. Y. Transient thermal stresses of a hollow sphere due to rotating heat source. Int. J. Thermal stresses, 1982;5:283-9.

    [10] Ootao. Y , Tanigawa. Y. Three-dimensional transient thermal stress analysis of a nonhomogeneous hollow sphere with respect to a rotating heat source. Jpn. Soc. Mech. Eng, 1994;460:2273-9.

    [11] Horgan. C. O , Chan. A. M. The pressurized hollow cylinder or disk problem for functionally graded isotropic linearly elastic materials. Int. J. Elasticity, 1999;55:43-59.

    [12] Tutuncu. N , Ozturk. M. The exact solution for stresses in functionally graded pressure vessels. Compos. Part B. Eng, 2001;32(8):683-6.

    [13] Poultangari. R , Jabbari. M , Eslami. M. R. Functionally graded hollow spheres under non-axisymmetric thermo-mechanical loads. Int. J. pressure vessels and piping, 2008;85:295-305.

    [14] Jabbari. M , Bahtui. A , Eslami. M. R. Axisymmetric mechanical and thermal stresses in thick short length FGM cylinders. Int. J. pressure vessels and piping, 2009;86:296-306.

    [15] Keles, Conker. C. Transient hyperbolic heat conduction in thick-walled FGM cylinders and spheres with exponentially-varying properties. European Journal of Mechanics A/Solids, 2011;30: 449-455.

    [16] Nemat-Alla. M, Ahmed. Kh. I. E, Hassab-Allah, I. Elastic–plastic analysis of two-dimensional functionally graded materials under thermal loading. Int. J. Solids and Structures,  2009;46:2774–2786.

    [17] Tutuncu. N, Temel. B. A novel approach to stress analysis of pressurized FGM cylinders,disks and spheres. Int. J. composite structures, 2009;91:385-90.

    [18] Haghpanah Jahromi. B, A. , Ajdari. H, Nayeb-Hashemi, Vaziri. A. Autofrettage of layered and functionally graded metal–ceramic composite vessels. Composite Structures,  2010;92:1813–1822.

    [19] Tutuncu. N. Stresses in thick-walled FGM cylinders with exponentially-varying properties. Int. J. engineering structures, 2007;29:2032-5.

    [20] Akis. Tolga. Elastoplastic analysis of functionally graded spherical pressure vessels. Int. J. comput. mater. sci, 2009;46:545-54.

    [21] Batra. R. C, Bahrami. A. Inflation and eversion of functionally graded non-linear elastic incompressible circular cylinders. Int. J. Non-Linear Mechanics, 2009;44:311 – 323.

    [22] Richard. B. Hetnarski, M. Reza Eslami. Thermal Stresses – Advanced Theory and Applications. Springer Science+Business Media, B.V, 2009.

    [23] lai. M, Krempl. E, Ruben. D. Introduction to continuum mechanics. Butterworth-Heinemann, 2009.

    [24] C. Ray Wylie, Louise. C. Barrett. Advanced Engineering Mathematics. McGraw-Hill, 1985.

    [25] J. Chakrabarty. Theory of plasticity. Elsevier Butterworth-Heinemann, 2006. [26] Jacob Lubliner. Plasticity theory. Pearson Education, 2006.

    [27] Akhtar. S. Khan , Sujian Huang. Continuum Theory of Plasticity. John Wiely & Sons, Inc 1995 .

    [28] Mao-Hong Yu. Generalized Plasticity. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006


تحقیق در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, مقاله در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, پروپوزال در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, تز دکترا در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, پروژه درباره پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, گزارش سمینار در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای, رساله دکترا در مورد پایان نامه تحلیل الاستو پلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سینماتیک خطی تحت بارگذاری چرخه ای

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.S ) فصل اول تاریخچه تحلیل دینامیکی مخازن ذخیره مایع و دستورات آیین‌نامه‌ ای در این خصوص‌ چکیده هدف اصلی در تحقیق حاضر، بررسی نحوه تاثیر وجود جداساز های لرزه‌ای بر روی عملکرد دینامیکی مخازن ذخیره مایع در هنگام زلزله است. در این راستا لازم است ابتدا رفتار دینامیکی مخازن در هنگام وقوع زلزله­های واقعی شناخته شده و انواع خرابی­های لرزه‌ای ...

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران گرایش خاک و پی امروزه، با توجه به پیشرفت صنعت تونل سازی، نیاز به آنالیز و طراحی سازه­ های زیر زمینی در محیط­ های سنگی بیشتر از گذشته احساس می­گردد. اگرچه نرم افزار­های عددی و کاربردی زیادی در این زمینه موجود هستند اما هیچ یک در تمام زمینه­ها کامل و بی نقص نمی­باشد و هر یک در محیط و شرایطی خاص بهترین کاربرد را دارا می­باشند. در نتیجه ...

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران گرایش سازه های دریای چکیده سکوهای پایه کششی از جمله سکوهای دریایی اقتصادی برای استفاده در آب های عمیق به شمار می روند. پیش بینی درست پاسخ دینامیکی سکو به بارهای محیطی در طراحی اقتصادی و ایمن آن از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق رفتار دینامیکی سکوی پایه کششی، تحت اثر همزمان نیروهای هیدرودینامیکی و بار ضربه ای ...

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران گرایش سازه چکیده در این مطالعه به ارزیابی و مقایسه تحلیل غیرخطی و عددی تیر های عمیق بتن مسلح دارای بازشو بدون مقاوم سازی با تیرهای عمیق بتنی دارای بازشو مقاوم شده با ورق هایFRP و تیرهای عمیق بتن مسلح بدون بازشو توسط نرم افزار اجزاء محدود Abaqus پرداخته شده است. با استفاده از روش اجزاء محدود غیر خطی، 9 نمونه تیر عمیق با تکیه گاه های ساده تحت ...

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته‌ مهندسی مکانیک (طراحی کاربردی) چکیده تحلیل تنش روتور توربین گازی به کمک مکانیک آسیب پیوسته در این پایان­نامه، مدل متحد لومتر بر مبنای مکانیک آسیب پیوسته برای مدل‌ سازی رفتار تنش-کرنش یک نمونه روتور توربین گاز استفاده شده است. قانون آسیب متحد که برای مدل‌سازی اندرکنش خزش-خستگی بکار می‌رود، بر اساس جزءکرنش پلاستیک تجمعی ناشی از آسیب خزشی و آسیب ...

پايان نامه براي دريافت درجه ي کارشناسي ارشد «M.Sc» گرايش : خاک و پي بهمن 1393   چکيده : ظرفيت باربري مجاز يا ظرفيت باربري مطمئن عبارت از يک فشار مجازي است که محدوده اط

پايان نامه کارشناسي ارشد مهندسي عمران - مهندسي زلزله 1391 چکيده سازه هاي با قاب هاي داراي مهاربندهاي هم محور از جمله سيستم هاي مقاوم در برابر زمين لرزه مي باشند. اين سازه ها به طور گسترده

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی چکیده در سالهای اخیر اکثر تحقیقات بر روی بارگذاری فشاری و ترکیبی به منظور بررسی کمانش ساختارهای نانولوله­ها متمرکز شده­اند و بدین منظور کارهای انجام گرفته بر روی بارگذاری کششی بسیار محدود می­باشد. از آنجا که نتایج بارگذاریهای فشاری و کششی در نانولوله­های کربن کاملاً متفاوتند (به دلیل اثر بر هم کنشهای دافعه و جاذبه در این ...

پايان نامه‌ي کارشناسي ارشد رشته‌ي مهندسي عمران گرايش سازه   بهمن 1389 فصل اول: مقدمه   1-1.  کليات يکي از مهمترين حوادث طبيعي که همواره زندگي انسان­ها را

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران گرایش سازه فصل اول: مقدمه 1-1. کلیات یکی از مهمترین حوادث طبیعی که همواره زندگی انسان­ها را دچار دگرگونی کرده و گاهی تمدن­های بشری را با تخریب ساختگاه به نابودی کشانده، زلزله است. از این رو، انسان همواره سعی در شناسایی و مقابله با خطرات ناشی از زلزله داشته و هنوز هم موفق به مهار کامل این انرژی عظیم نشده است. حال با وجود آنکه محققین ...

ثبت سفارش