تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود دارای ۲۹۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود۲ ارائه میگردد

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود :

در این پایان نامه رفتار کمانش ورق های دایره ای شکل مرکب با استفاده از تئوری المان محدود و نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این پایان‌نامه بدست آوردن بارهای فشاری کمانش در مودهای مختلف می باشد.

فصل اول مقدمه ای در مورد مواد کامپوزیت می باشد.

در فصل دوم به معرفی ماتریسهای به کار رفته در ساخت مواد مرکب و بعضی از ویژگیهای آنها پرداخته شده است.

در فصل سوم الیاف و تقویت کننده های پر کاربرد در ساخت کامپوزیتها بررسی شده است.

در فصل چهارم به معرفی روش ساخت کامپوزیتها و پروسه تولید آنها اشاره شده است.

فصل پنجم به کاربرد کامپوزیتها در صنایع مختلف اختصاص یافته است.

در فصل ششم مقدمه ای از تئوری حاکم برمواد مرکب و پیش بینی رفتار شکست این مواد می باشد.

در فصل هفتم معادلات حاکم بر کمانش ورقهای کامپوزیت و معادلات تعادل آنها ارائه شده است.

پدیده کمانش در مورد بسیاری از سازه ها و جزء های تحت تاثیر نیروی فشاری مطرح می باشد. برخلاف تیرها که پس از کمانش بدون تحمل بار زیادی دچار تسلیم می شوند، ورقها می توانند پس از وقوع کمانش در مواردی تا چندین برابر بار کمانش را تحمل کنند. استفاده از این توانایی ورقها گامی مهم و موثر درجهت بهینه سازی، سازه های هوایی شده است.

در فصل هشتم مقدمه ای در مورد روشهای المان محدود و نرم افزار ANSYS ارائه شده است.

در فصل نهم، به معرفی المانها و روشهای تحلیل کمانش مواد مرکب در نرم افزار ANSYS پرداخته شده است. در ادامه، تحلیل گام به گام کمانش ورقهای مرکب و معرفی دستورات مربوط به هر مرحله صورت گرفته است.

در فصل دهم نتایج بدست آمده از ۶۰ مورد تحلیل کمانش ارائه شده است.

و بالاخره در فصل یازدهم به مقایسه و تحلیل داده های بدست آمده اختصاص یافته است. در پایان نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه کار پژوهش آمده است.

تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود
فهرست مطالب

چکیده

فصل اول: مقدمه ای بر مواد مرکب

۱-۱- کامپوزیت چیست؟……………………. ۲

۱-۲- مزایای کامپوزیتها…………………. ۴

۱-۳- محدودیتهای کامپوزیتها……………… ۷

۱-۴- تاریخچه صنعت کامپوزیتها……………. ۸

۱-۵- فازهای کامپوزیتی و تقسیم بندی کامپوزیتها۱۰

۱-۶- خواص کامپوزیتها…………………… ۱۲

۱-۷- مقاومت کامپوزیتهای لیفی……………. ۱۴

فصل دوم: ماتریسها (رزیتها)

۲-۱- ماتریسها…………………………. ۱۸

۲-۲- پلیمریزاسیون……………………… ۱۹

۲-۳- پلیمرهای گرما سخت و گرما نرم……….. ۲۰

۲-۴- رزینهای ترموپلاستیک (گرما نرم)………. ۲۰

۲-۵- رزینها گرما سخت (ترموست)…………… ۲۱

۲-۶- نقش ماتریسها……………………… ۲۲

۲-۷- رزینهای اپوکسی……………………. ۲۳

۲-۸- معایب رزینهای اپوکسی………………. ۲۴

۲-۹- تقسیم بندی انواع تجاری رزینهای اپوکسی.. ۲۴

۲-۱۰- رزینهای پلی استر غیراشباع…………. ۲۵

۲-۱۱- انواع رزینهای پلی استر تجاری………. ۲۶

۲-۱۲- خصوصیات رزینهای پلی استر………….. ۲۸

۲-۱۳- معایب رزینهای پلی استر غیراشباع……. ۲۸

۲-۱۴- رزینهای فنولیک…………………… ۲۹

۲-۱۵- خواص و کاربردهای رزینهای فنولیک……. ۳۰

۲-۱۶- معایب و محدودیتهای رزینهای فنولیک….. ۳۰

۲-۱۷- ماتریسهای فلزی…………………… ۳۱

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

۳-۱- تقویت کننده ها……………………. ۳۳

۳-۲- تقویت کننده های لیفی………………. ۳۳

۳-۳- الیاف شیشه……………………….. ۳۵

۳-۴- مزیتهای اصلی الیاف شیشه……………. ۳۵

۳-۵- عیوب اصلی الیاف شیشه………………. ۳۶

۳-۶- سایز الیاف……………………….. ۳۸

۳-۷- آهار…………………………….. ۳۹

۳-۸- خواص الیاف شیشه…………………… ۴۰

۳-۹- الیاف پیشرفته…………………….. ۴۱

۳-۱۰- الیاف بور……………………….. ۴۲

۳-۱۱- خواص و کاربرد الیاف بور…………… ۴۳

۳-۱۲- الیاف سیلیکون کاربید……………… ۴۴

۳-۱۳- الیاف سیلسیم کاربید………………. ۴۴

۳-۱۴- الیاف آلومینا……………………. ۴۵

۳-۱۵- الیاف کربن وگرافیت……………….. ۴۶

۳-۱۶- الیاف کربن………………………. ۴۶

۳-۱۷- خواص الیاف کربن و گرافیت………….. ۴۸

۳-۱۸- کامپوزیتهای کربن و گرافیت…………. ۴۸

۳-۱۹- مزیتهای اصلی الیاف کربن…………… ۴۹

۳-۲۰- بحث میکروسکوپی در مورد الیاف کربن….. ۴۹

۳-۲۱- الیاف آرامید یا پلی آمیدهای حلقوی….. ۵۰

۳-۲۲- خصوصیات آرامیدها…………………. ۵۱

۳-۲۳- الیاف پلی اتیلن………………….. ۵۲

۳-۲۴- الیاف سرامیکی……………………. ۵۲

۳-۲۵- مقایسه الیاف مختلف……………….. ۵۳

عنوان صفحه

فصل چهارم: ساخت مواد مرکب

۴-۱- فرایندهای ساخت کامپوزیتها………….. ۵۶

۴-۲- قالب گیری باز…………………….. ۵۶

۴-۳- قالب گیری بسته……………………. ۵۷

۴-۴- تقسیم بندی براساس حجم تولید………… ۵۸

۴-۵- تعاریف فرایند قالب گیری باز………… ۵۹

۴-۶-تعاریف بکار بردن رزین………………. ۵۹

۴-۷- روش لایه گذاری دستی………………… ۶۰

۴-۸- روش پاشش توسط پیستوله……………… ۶۲

۴-۹- فیلامنت وایندینگ…………………… ۶۳

۴-۱۰- قالب گیری فشاری………………….. ۶۶

۴-۱۱- روش کششی………………………… ۶۹

۴-۱۲- قالب گیری با کیسه خلاء…………….. ۷۰

۴-۱۳- فرایند تزریق در خلاء………………. ۷۳

۴-۱۴- قالب گیری به روش انتقال رزین RTM…… 74

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

۵-۱- مقدمه……………………………. ۷۹

۵-۲- صنایع حمل و نقل جاده ای……………. ۷۹

۵-۳- استفاده از مواد کامپوزیت در ساخت تانکهای جنگی و سلاح ۸۱

۵-۴- کاربرد کامپوزیتها در صنایع هوا فضا….. ۸۲

۵-۵- استفاده در ساخت فضاپیماها………….. ۸۴

۵-۶- استفاده کامپوزیتها در صنایع حمل و نقل ریلی ۸۶

۵-۷- کاربرد کامپوزیتها در واحدهای شیمیایی… ۸۶

۵-۸- کامپوزیتها درصنعت دریایی…………… ۸۸

۵-۹- صنایع الکتریکی……………………. ۸۸

۵-۱۰- صنعت هسته ای…………………….. ۸۹

فصل ششم: تئوری حاکم بر مواد مرکب

۶-۱- مقدمه……………………………. ۹۱

عنوان صفحه

۶-۲- رفتار ماکرومکانیک یک لایه…………… ۹۱

۶-۳- ثابتهای مهندسی برای مواد ارتوتروپ…… ۹۵

۶-۴- جهت گیری الیاف در مواد مرکب………… ۹۶

۶-۵- استحکام در مواد مرکب………………. ۹۶

۶-۶- تئوریهای شکست در حالت دو محوری بر مواد ارتوتروپ ۹۷

۶-۷- تئوری تنش حداکثر………………….. ۹۷

۶-۸- معیار کرنش حداکثر…………………. ۹۸

۶-۹- تئوری Tsai-Hill………………………. 99

۶-۱۰- تئوری Tsai-Wu……………………… 101

فصل هفتم: کمانش پوسته ها و مباحث تئوری مربوط به آن

۷-۱- مقدمه……………………………. ۱۰۴

۷-۲- معادلات غیرخطی تعادل ورق……………. ۱۰۶

فصل هشتم: آشنایی با المان محدود و نرم افزار ANSYS

۸-۱- مقدمه……………………………. ۱۲۶

۸-۲- مسائل مهندسی……………………… ۱۲۶

۸-۳- روشهای عددی………………………. ۱۲۷

۸-۴- تاریخچه ای کوتاه بر روش المان محدود و نرم افزار ANSYS128

۸-۵- مراحل اصلی در روش المان محدود………. ۱۳۱

۸-۶- توابع شکل (Shape Function)………………. 132

۸-۷- تقسیم بندی یک ناحیه به تعدادی المان برای المانهای یک بعدی ۱۳۳

۸-۸- معرفی توابع شکل برای یک المان خطی…… ۱۳۴

۸-۹- خواص توابع شکل……………………. ۱۴۵

۸-۱۰- المان درجه دوم…………………… ۱۳۶

فصل نهم: مدل سازی مواد مرکب در ANSYS 5.4

۹-۱- مقدمه……………………………. ۱۳۹

۹-۲- مدل سازی مواد مرکب در روش h-method…….. 139

۹-۳- المان Sheel-91………………………. 139

عنوان صفحه

۹-۴- المان Shel-99……………………….. 141

۹-۵- المان Solid-46………………………. 142

۹-۶- مدل سازی مواد مرکب در روش p-method…….. 143

۹-۷- روش تعریف ساختارهای لایه ای…………. ۱۴۴

۹-۸- روش تعریف خصوصیات هر لایه بطور جداگانه.. ۱۴۴

۹-۹- تفاوت روش p-method / h-method…………….. 144

۹-۱۰- روش تحلیل کمانش در نرم افزار ANSYS…. 145

۹-۱۱- نکاتی در مورد مش بندی توسط نرم افزار ANSYS 145

۹-۱۲- نکاتی در مورد تحلیل کمانش…………. ۱۴۸

۹-۱۳- تحلیل ورق های دایره ای شکل در نرم افزار ANSYS 149

۹-۱۴- حل مساله کمانش توسط دستورات APDL…… 160

۹-۱۵- برنامه APDL برای حل مساله کمانش……. ۱۶۱

فصل دهم: نتایج

۱۰-۱- مقدمه…………………………… ۱۷۰

۱۰-۲- ملاحظات………………………….. ۱۷۰

فصل یازدهم: نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه کار

۱۱-۱- مقدمه…………………………… ۲۴۷

۱۱-۲- نقش ضخامت بر بارهای حاصل از کمانش….. ۲۴۷

۱۱-۳- نقش مدولهای الاستیسیته…………….. ۲۵۰

۱۱-۴- زاویه الیاف و تاثیر آن در کمانش……. ۲۵۲

۱۱-۵- پیشنهاد برای ادامه کار……………. ۲۵۳

مراجع………………………………… ۲۵۵

ضمائم………………………………… ۲۵۶

تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود
فهرست اشکال

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه ای بر مواد مرکب

شکل ۱-۱: انواع مختلف کامپوزیتها…………. ۱۲

شکل ۱-۲: نمودارهای تنش- کرنش در زوایای مختلف۱۳

شکل ۱-۳: انواع مختلف تقویت کننده ها……… ۱۵

شکل ۱-۴: انواع مختلف الیاف……………… ۱۶

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

شکل۳-۱: تنش- کرنش برای تقویت کنندگان مختلف.. ۳۵

شکل۳-۲: تصاویر میکروسکوپی از الیاف برون اپوکسی۴۲

شکل ۳-۳: شکل الیاف مختلف……………….. ۵۴

فصل چهارم: ساخت مواد مرکب

شکل ۴-۱: نحوه بافت در روش فیلامنت………… ۶۳

شکل ۴-۲: شماتیک دستگاه بافت فیلامنت………. ۶۴

شکل ۴-۳: دستگاه بافت فیلامنت…………….. ۶۵

شکل ۴-۴: ماشین آلات بکار رفته در روش BMC….. 66

شکل ۴-۵: ماشین آلات بکار رفته در روش SMC….. 67

شکل ۴-۶: روش کششی……………………… ۶۹

شکل ۴-۷: ماشین آلات RTM…………………. 75

شکل ۴-۸: ماشین آلات بکار رفته در روش RTM….. 76

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

شکل ۵-۱: کاربرد کامپوزیتها در بوئینگ ۷۳۷-۳۰۰۸۲

شکل ۵-۲: پوسته موتور و نگهدارنده آن در بوئینگ ۷۵۷ ۸۲

شکل ۵-۳: کاربرد کامپوزیتها در موتور راکتها.. ۸۵

فصل هفتم: کمانش پوسته هاو مباحث تئوری مربوط به آن

شکل ۷-۱: ورق مستطیلی تحت نیروی فشاری دو محوره۱۱۰

شکل ۷-۲: برایندهای تنش و ممان بر روی یک المان از ورق ۱۱۰

شکل ۷-۳: لایه های ورق…………………… ۱۱۷

عنوان صفحه

شکل ۷-۴: کوتاه شدگی لبه های ورق…………. ۱۱۷

فصل هشتم: آشنایی با المان محدود و نرم افزار ANSYS

شکل ۸-۱: کاربرد اولیه المان محدود……….. ۱۳۰

شکل ۸-۲: مدل سازی تیر مخروطی تحت کشش به فنرهای سری۱۳۰

شکل ۸-۳: تقسیم یک ناحیه به مناطق کوچکتر (گره ها و المانها)۱۳۳

فصل نهم: مدل سازی مواد مرکب در ANSYS 5.4

شکل ۹-۱:المان پوسته ای Shell-91 برای مدل سازی ورق ها و پوسته ها………………………………………. ۱۴۰

شکل ۹-۲: المان پوسته ای Shell-99 برای مدل سازی ورق ها و پوسته ها………………………………………. ۱۴۱

شکل ۹-۳: المان سه بعدی Solid-46 المان بندی مسائل سازه ای ۱۴۳

شکل ۹-۴: مش بندی آزاد………………….. ۱۴۶

شکل ۹-۵: استفاده از Smart Size برای ریز کردن مش بندی ۱۴۶

شکل ۹-۶: مش بندی دستی………………….. ۱۴۸

شکل ۹-۷: منوی انتخاب المان……………… ۱۵۰

شکل ۹-۸: منوی ویژگیهای مکانیکی………….. ۱۵۱

شکل ۹-۹: منوی انتخاب تعداد لایه………….. ۱۵۲

شکل ۹-۱۰: منوی مربوط به ضخامت و زاویه الیاف. ۱۵۳

شکل ۹-۱۱: مدل سازی ورق…………………. ۱۵۳

شکل ۹-۱۲: منوی مش بندی…………………. ۱۵۵

شکل ۹-۱۳: ورق مش بندی شده از نمای ایزومتریک. ۱۵۶

شکل ۹-۱۴: فعال کردن منوی محاسبه ماتریس سختی. ۱۵۸

فصل دهم: نتایج

شکل ۱۰-۱: نمای روبرو- مود اول کمانش- کولار اپوکسی ۱۷۲

شکل ۱۰-۲: نمای ایزومتریک- مود اول کمانش- کولار اپوکسی ۱۷۲

شکل ۱۰-۳: معادله رویه کمانش داده در مد اول.. ۱۷۳

شکل ۱۰-۴: نمای روبرو- مود دوم کمانش- کولار اپوکسی ۱۷۴

شکل ۱۰-۵: نمای ایزومتریک- مود دوم کمانش- کولار اپوکسی ۱۷۴

شکل ۱۰-۶: معادله رویه کمانش داده در مود دوم. ۱۷۵

شکل ۱۰-۷: معادله رویه کمانش داده در مود دوم. ۱۷۶

عنوان صفحه

شکل ۱۰-۸: معادله رویه کمانش داده در مود دوم. ۱۷۷

شکل ۱۰-۹: نمای روبرو- مود سوم کمانش- کولار اپوکسی ۱۷۸

شکل ۱۰-۱۰: نمای ایرومتریک- مود سوم کمانش- کولار اپوکسی ۱۷۸

شکل ۱۰-۱۱: نمایش رویه کمانش داده در مد سوم.. ۱۷۹

شکل ۱۰-۱۲: نمایش رویه کمانش داده در مد سوم.. ۱۸۰

شکل ۱۰-۱۳: نمایش رویه کمانش داده در مد سوم.. ۱۸۱

شکل ۱۰-۱۴: نمای روبرو- مد چهارم کمانش- کولار اپوکسی۱۸۲

شکل ۱۰-۱۵: نمای ایزومتریک- مد چهارم کمانش- کولار اپوکسی۱۸۲

شکل ۱۰-۱۶: معادله روی کمانش داده در مد چهارم۱۸۳

شکل ۱۰-۱۷: معادله روی کمانش داده در مد چهارم۱۸۴

شکل ۱۰-۱۸: معادله روی کمانش داده در مد چهارم۱۸۵

تحلیل کمانش ورقهای مدور مرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود
فهرست جداول

عنوان صفحه

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

جدول ۳-۱: انواع الیاف شیشه تجاری- نام و نوع مواد موجود در لیف ۳۶

جدول ۳-۲: قطرهای موجود الیاف تجاری………. ۳۹

جدول ۳-۳: اتر دما بر استحکام الیاف شیشه نوع E41

جدول ۳-۴: خواص الیاف Sic………………… 44

جدول ۳-۵: خواص بعضی از الیاف آلومینا…….. ۴۵

جدول ۳-۶: خواص بعضی از الیاف کربن……….. ۴۷

جدول ۳-۷: مهمترین خصوصیات تقویت کننده های با کارایی بالا ۵۳

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

جدول ۵-۱: برخی از خصوصیات کامپوزیتها و فلزات صنعتی۸۳

جدول ۵-۲: نمونه ای از اجزاء ساخته شده با کامپوزیت ۸۴

فصل دهم: نتایج

جدول ۱۰-۱: ویژگیهای مکانیکی کامپوزیتها…… ۱۷۰

فصل یازدهم: نتیجه گیری و پیشنهاد برای ارائه کار

جدول ۱۱-۱: مقایسه بارهای کمانش برای چهار ماده مرکب در حالت زاویه‌ای۹۰/۰ با سه

ضریب P 5/0 و ۱/۰ و ۰۱۵/۰……………….. ۲۴۸

جدول ۱۱-۲: نقش الیاف در تغییر بارهای کمانش.. ۲۵۲