پایان نامه کارشناسی ارشد آماده: بهینه سازی تیرهای I-شکل کامپوزیتی لایه ای تحت بار خمشی

پایان نامه کارشناسی ارشد آماده

بهینه سازی تیرهای I-شکل کامپوزیتی لایه ای تحت بار خمشی

104 صفحه فایل ورد (Word)  و قابل ویرایش

چکیده

تیرهای کامپوزیتی جداره نازک I-شکل به صورت گسترده­ای به عنوان عناصر اصلی سازه استفاده می­شوند. علاوه بر این، ماهیت ناهمسانگرد مواد کامپوزیت پیش بینی رفتار سازه تحت بارگذاری را تا حدودی پیچیده می کند.

در این پژوهش به بررسی رفتار مکانیکی (سفتی خمشی) تیرهای کامپوزیتی با هندسه I-شکل بصورت عددی پرداخته شده است. با استفاده از المان Shell  تیر کامپوزیتی I-شکل در نرم افزار آباکوس مدلسازی شده است. تاثیر متغیرهای ابعادی مانند طول بال، جان و ضخامت تیر و همچنین تاثیر زاویه لایه ها، تعداد لایه­ها بر سفتی خمشی و وزن مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور بهینه سازی نتایج عددی بدست آمده از روش بهینه سازی چند متغیره الگوریتم ژنتیک استفاده شده است.

با توجه به اینکه یکی از معیارهای مهم در انتخاب یک سازه مناسب نسبت استحکام (سفتی) به وزن آن می باشد، با توجه به نتایج عددی بدست آمده با محاسبه نسبت سفتی خمشی به وزن سازه، شرایط بهینه جهت انتخاب یک تیر کامپوزیتی با مقطع I-شکل انتخاب شده است.

فهرست مطالب

فهرست جدول‌ها ‌ه

فهرست شکل‌‌ها ‌و

فصل 1-    مقدمه  1

1-1-    بیان مسئله. 1

1-2-    ساختار پایان نامه. 2

فصل 2-   مقدمه ای بر کامپوزیتها و الگوریتم ژنتیک.... 4

2-1-    تعریف کامپوزیت... 4

2-2-    تاریخچه کامپوزیتها 4

2-3-    مزایای استفاده ازکامپوزیت ها 5

2-4-    کاربرد کامپوزیتها 6

2-5-    طبقه بندی کامپوزیتها 8

2-5-1-     کامپوزیتهای ذره ای(تقویت شده باذرات... 8

2-5-2-     کامپوزیتهای لیفی(تقویت شده باالیاف) 9

2-6-    انواع الیاف مورداستفاده درکامپوزیت ها 10

2-6-1-      الیاف شیشه: 10

2-6-2-      الیاف کربن   11

2-6-3-      الیاف آرامید (کولار) 11

2-6-4-      الیاف برن (Boron ) 12

2-6-5-      الیاف پلی اتیلن.. 12

2-6-6-      الیاف سرامیکی.. 12

2-6-7-      الیاف فلزی   12

2-7-    ماتریس های پلیمری.. 13

2-7-1-     ماتریس اپوکسی.. 13

2-7-2-     ماتریس پلی استر. 14

2-7-3-     ماتریس فنولیک... 15

2-8-    معادلات ساختاری کامپوزیت ها 15

2-8-1-     قانون عمومی هوک... 15

2-9-    تقارن مواد. 18

2-9-1-     مواد منوکلینیک... 18

2-9-2-     مواد اورتوتروپیک... 21

2-9-3-     ایزوتروپ جانبی.. 23

2-9-4-     مواد ایزوتروپ... 24

2-10-  ثابتهای مهندسی.. 25

2-11-  ماتریس های سفتی در یک لمینیت... 29

2-12-  ثابت های مهندسی یک لایه چینی.. 31

2-13-  ثابت های مهندسی درون صفحه ای یک چندلایه. 32

2-13-1-   ثابت های کششی یک چند لایه  [6]. 32

2-13-2-   ثابت های خمشی یک چندلایه[6]. 33

2-14-   الگوریتم ژنتیک.... 33

2-14-1-   پیشگفتار 33

2-15-  برازندگی  37

2-16-  تولید مثل  38

2-16-1-    انتخاب   39

2-16-2-    انتخاب بر اساس گردونهی شانس.... 39

2-16-3-    روش انتخاب متناسب... 40

2-16-4-    روش انتخاب مسابقه‌ای (تورنمنت) 41

2-16-5-    انتخاب نخبه‌گرا 41

2-17-  عملگرهای ژنتیکی.. 42

2-17-1-   همگذری (ادغام) 42

2-17-2-   جهش    48

فصل 3-   مروری بر پژوهش های پیشین.. 50

فصل 4-   مدلسازی، تحلیل و بهینه سازی.. 58

4-1-    مقدمه  58

4-2-    مراحل طراحی و تحلیل تیر I-شکل.. 59

4-3-    مرحله اول (مدل کردن) 59

4-3-1-     قسمت sketch  60

4-4-    مرحله دوم (مشخص کردن مواد) 62

4-5-    مرحله سوم (اسمبلی کردن) 65

4-6-    مرحله چهارم (طراحی مراحل حل step) 65

4-7-    مرحله پنجم (مرحله بارگذاری) 66

4-8-    مرحله ششم (مرحله المان بندی (مش بندی)) 68

4-9-    مرحله هفتم (حل) 69

4-10-  مشاهده نتایج.. 69

4-11-  بهینه سازی و بررسی نتایج.. 70

4-11-1-   روش رگرسیون چند متغیره جهت پیشبینی وزن و سفتی.. 70

4-12-  بهینهسازی به کمک الگوریتم ژنتیک.... 75

4-12-1-   بهینهسازی چند متغیره 75

4-12-2-   بهینهسازی سفتی بصورت تک هدفه. 80

4-13-  بررسی اثر جنس.... 82

4-14-  بررسی اثر چیدمان لایه ها 83

فصل 5-   نتیجه‌گیری و پیشنهادها 85

5-1-    نتیجه‌گیری و جمعبندی.. 85

5-2-    پیشنهادها 88

فهرست مراجع.. 89