20733

۲۰۷۳۳

تحليل ارتعاشاتي و پاسخ ديناميكي سامانه هاي مكانيكي تحت ميدان هاي كوپله الكتريكي، مكانيكي، مغناطيسي و حرارتي در فضا

فناوري هاي نوين

مهندسي فناوري ماهوراه - مكانيك

۱۳۹۸-۱۳۹۷

۱۳۹۸/۰۱/۲۷

دكتر صادق صادق زاده

فناوري هاي نوين

در بسياري از كاربردهاي سازه‌اي، بشر توانسته است اهداف عمده‌اي را با استفاده از اعمال اثرات جديد بر سازه‌هاي مختلف دنبال نمايد. به‌عنوان نمونه محققين توانسته‌اند موادي با خاصيت پيزوالكتريك را در اختيار گرفته و با اعمال ورودي الكتريكي، تغيير شكل‌هاي مكانيكي خاص و دلخواهي را ايجاد نمايند و حتي برعكس با اعمال نيروهاي مكانيكي معلومي، بتوانند ولتاژ الكتريكي در اختيار داشته باشند.در سازه‌هاي فضايي، علاوه بر چنين اثري، اثرات ديگري مانند ميدان‌هاي الكترومغناطيسي، ميدان‌هاي حرارتي، ميدان‌هاي تشعشعي و . . . قابل ذكر است. اين در حالي است كه عمده طراحي‌هايي كه تاكنون در حوزه سازه‌هاي فضايي صورت گرفته، با استفاده از تئوري‌هاي ساده و بدون در نظر گرفتن اثرات ميداني مذكور بوده است. به همين منظور در اين پايان نامه اثر كوپلينگ يا وابستگي ميدان‌ها بر ارتعاشات سازه را مورد بررسي قرار گرفته است. در اين پايان نامه ارتعاشات نانوورق پيزوالكتريك و نانوورق الكترومگنتوالاستيك با تئوري ميندلين مرتبه¬ي اول و تئوري غيرمحلي ارينگن براي شرايط مرزي مختلف تحليل شده¬است. معادلات از اصل هميلتون استخراج شده و به روش مربع¬سازي ديفرانسيلي تعميم¬يافته گسسته سازي شده و با مساله مقدار ويژه حل عددي شده و اثرات خارجي بر ارتعاشات سازه فضايي بررسي شده¬¬است.در اين تحقيق نتايج گوياي اين است كه با افزايش ضريب غيرمحلي، افزايش ولتاژالكتريكي، افزايش تغييرات دمايي و كاهش پتانسيل مغناطيسي فركانس كوچكتر مي¬شود.شبيه¬سازي¬هاي مختلف انجام شده تاييد مي¬كند كه روش مربع¬سازي ديفرانسيلي با تعداد نقاط كم به دقت و همگرايي مي¬رسد و هر چه تعداد نقاط گسسته¬سازي بيشتر باشد اين دقت بيشتر خواهد بود. همچنين آلومينيوم نيتريد تحت ولتاژ يك كيلوولت به تنش نوساني ۱۰ گيگاپاسكال مي¬رسد كه از تنش تسليم ۲۷۰۰ مگاپاسكالي بسيار بيشتر بوده‌است. واژه‌هاي كليدي: فضا، ارتعاشات، پيزوالكتريك،كوپلينگ ميدان¬ها،تئوري ميندلين،روش GDQ.

1398/03/26

Vibration Analysis and Dynamic Response of Mechanical Systems under coupled fields of Electric, Mechanical, Magnetic and Thermal in Space

3/20/2027 12:00:00 AM

Abstract: In many applications of structures, man has been able to pursue major goals by applying new effects to different structures. As an example, the researchers have been able to obtain piezoelectric properties and by applying electrical input, create special and arbitrary mechanical deformations, and even vice versa, with the use of certain mechanical forces, they can have electrical voltage. In spatial structures, in addition to Such effects include other effects such as electromagnetic fields, thermal fields, radiation fields, and so on that are significant. This is while the major designs that have been made in the field of space structures have been made using simple theories without considering the said field effects. For this purpose, in this thesis, the effect of coupling or field dependence on structural vibrations has been investigated. In this dissertation, the nanoplate piezoelectric and nanoplate electromagnetic are analyzed with the Mindelin theory and Eringen's nonlocal theory for different boundary conditions. The equations are derivation from the Hamilton principle and are Discreted in a generalized differential quadrature method (GDQM) and solved by the EigenValue problem, also external effect on spatial structure vibrations are also investigated. In this study, the results indicate that increasing the nonlocal coefficient, increasing the voltage,temperature change and magnetic load led to slake frequency. Different simulations have been carried out that confirms GDQM with few number of points led to accuracy and convergence, and The more number of discrete points,led to the more precision will be. Also, an aluminum nitride under a voltage of 1 kV is led to oscillating stress at 10 GPA, which is more higher than theyield stress of 2700 MPa. Keywords: Space, Vibrations, Piezoelectric, Field Coupling, Mindelin Theory, GDQ Method.