پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی مکانیک > مقطع کارشناسی ارشد > سال 1402
پدیدآورندگان:
امیرمسعود علیمردان [پدیدآور اصلی]، محمود نوروزی[استاد راهنما]، مجتبی قطعی[استاد مشاور]، محمد باقر نظری[استاد مشاور]
چکیده:
الاستومرهای مگنتورئولوژیکال، از جمله مواد هوشمند حساس به میدان مغناطیسی هستند که به دلیل داشتن دو ویژگی منحصر به فرد یعنی سفتی و میرایی قابل تنظیم، دارای کاربردهای فراوانی در حوزه های مختلف صنعت شده اند. با توجه به این مهم، شناخت رفتار این مواد و نحوه عملکردشان در سیستم های مختلف مهندسی، یک امر ضروری و مهم می باشد. این مواد، معمولا از ترکیب پلیمر و ذرات مغناطیس شونده ساخته شده و به دو دسته همسانگرد و ناهمسانگرد تقسیم بندی می گردند. در این پژوهش، به بررسی رفتار الاستومرهای مگنتورئولوژیکال همسانگرد و ناهمسانگرد و تحلیل اثر چگالی شار آماده سازی (Bpre) بر مدول دینامیکی و رفتار تنش-کرنش الاستومرهای ناهمسانگرد تحت بارگذاری دینامیکی کششی-فشاری و مدل سازی این رفتار پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا نمونه های الاستومرهای مگنتورئولوژیکال همسانگرد و ناهمسانگرد با جهت ناهمسانگردی 90 درجه و تحت چگالی شار های آماده سازی 200، 400 و 600 میلی تسلا، با ترکیب پلیمر سیلیکون، پودر آهن کربونیل و روغن سیلیکون ساخته شده و سپس، تحت بارگذاری های دینامیکی مختلف قرار گرفتند. آزمایش دینامیکی کشش-فشار در شرایط بارگذاری مختلف شامل مقادیر فرکانس تحریک 1، 3، 5 و 7 هرتز، درصدهای کرنش 4، 8، 12 و 16 درصد، چگالی شارهای مغناطیسی 0، 100، 200 و 300 میلی تسلا و پیش کرنش فشاری 21 درصد بر روی هر نمونه انجام شد. پس از انجام آزمایشات، دیتاهای نیرو-جابهجایی اندازه گیری شده متعلق به هر گروه از الاستومرها، ابتدا نویزگیری شده و سپس میانگین گیری شدند و مدول های ذخیره و اتلاف به طور جداگانه برای بارگذاری کششی و فشاری محاسبه گشتند. پس از محاسبه مدول های دینامیکی، دیتاهای نیرو-جابهجایی به دیتاهای تنش-کرنش تبدیل شدند و در نهایت، به تحلیل تغییرات مدول ذخیره و اتلاف و رفتار تنش-کرنش الاستومرهای همسانگرد و ناهمسانگرد در برابر پارامترهای ورودی آزمایش پرداخته شد. طبق نتایج حاصل از این تحلیل ها، با افزایش چگالی شار آماده سازی، شیب حلقه های هیسترزیس در کلیه چگالی شارهای مغناطیسی، فرکانس ها و کرنش ها زیاد شده و مدول ذخیره و اتلاف کششی و فشاری افزایش می یابند. با بررسی تغییرات اثر چگالی شار آماده سازی نسبی مشاهده شد که افزایش کرنش ورودی در یک میزان فرکانس معین، تاثیر چشمگیری بر مقدار اثر چگالی شار آماده سازی نسبی از دیدگاه مدول ذخیره کششی و فشاری نخواهد داشت. بیشترین اثر چگالی شار آماده سازی نسبی از دیدگاه مدول ذخیره کششی به میزان 17/102% در کرنش 4%، فرکانس 5 هرتز و چگالی شار مغناطیسی 0 میلی تسلا، و بیشترین اثر چگالی شار آماده سازی نسبی از دیدگاه مدول ذخیره فشاری، مدول اتلاف کششی و مدول اتلاف فشاری، به ترتیب به میزان 16/115%، 61/116% و 66/116% در کرنش 12%، فرکانس 5 هرتز و چگالی شار مغناطیسی 0 میلی تسلا ایجاد گردید. همچنین، با بررسی تغییرات اثر مگنتورئولوژیکال نسبی مشاهده شد که در کلیه کرنش ها، با افزایش چگالی شار آماده سازی، مقدار اثر مگنتورئولوژیکال نسبی در تمامی فرکانس ها کاهش می یابد و در کلیه فرکانس ها، با افزایش چگالی شار آماده سازی، مقدار اثر مگنتورئولوژیکال نسبی در تمامی کرنش ها کم می شود. بیشترین اثر مگنتورئولوژیکال نسبی به میزان 66/118% در الاستومر مگنتورئولوژیکال همسانگرد (چگالی شار آماده سازی صفر میلی تسلا)، کرنش 4% و فرکانس 7 هرتز ایجاد گردید. در فاز انتهایی پژوهش، به مدل سازی رفتار ویسکوالاستیک الاستومرهای مگنتورئولوژیکال پرداخته شد و یک مدل ویسکوالاستیک غیرخطی جدید و جامع برای پیش بینی رفتار الاستومرهای مگنتورئولوژیکال در شرایط بارگذاری مختلف، پیشنهاد گردید. در ادامه، به محاسبه ضرایب مدل پیشنهادی پرداخته شد و با استفاده از الگوریتم ژنتیک نرم افزار متلب، مقادیر بهینه برای ثوابت بدست آمد و پس از آن، کلیه ثوابت به شکل توابعی بر حسب چگالی شار مغناطیسی بیان شدند. در نهایت، به ارزیابی و اعتبارسنجی کیفی و کمی مدل پیشنهادی در برابر داده های آزمایشگاهی پرداخته شد و مشاهده گردید که مدل غیرخطی پیشنهاد شده دارای پاسخ نسبتا دقیقی برای پیش بینی رفتار الاستومرهای مگنتورئولوژیکال همسانگرد و ناهمسانگرد در کلیه حالت های بارگذاری می باشد.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#الاستومر مگنتورئولوژیکال #چگالی شار آماده سازی #تنش-کرنش #مدول دینامیکی #هیسترزیس #الگوریتم ژنتیک.
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده: