تجزیه و تحلیل ساختارهای انعطاف پذیر خطی با استفاده از شیوة اجزای محدود (FEM)

دسته: مکانیک
بازدید: 76 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 41 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 33

نانو مكانیك در ارتباط با سطوح اتمی و مولكولی ماده می باشد بدین معنی كه ارتباط نزدیكی با فیزیك و شیمی ذره دارد ارتباط میكرومكانیك عمدتاً با سطوح دانه‌ای و بلوری ذره می باشد كاربرد اصلی میكرومكانیك در زمینة تكنولوژی، طراحی و ساخت مواد و ابزارهای میكرو می باشد

قیمت فایل فقط 2,900 تومان

تجزیه و تحلیل ساختارهای انعطاف پذیر خطی با استفاده از شیوة اجزای محدود (FEM) 

این كتاب مقدمه‌ای جهت تجزیه و تحلیل ساختارهای انعطاف پذیر خطی با استفاده از شیوة اجزای محدود (FEM) می باشد . این فصل به بررسی و شرح كلی از اینكه اجزای مجدود چه می باشند می پردازد.

1-1- جایی كه ماده در آن قرار می گیرد .

زمینة مكانیك به 3 قسمت اصلی قابل تقسیم است :

تئوری

عملی             مكانیك

محاسباتی

مكانیك تئوری مربوط به قوانین  و اصول بنیادین است كه به خاطر ارزش علمی واقعی آن مورد مطالعه قرار می گیرد.مكانیك عملی باعث انتقال این دانش تئوری در جهت استفاده‌های مهندسی و عملی از آن می شود . از این دانش تئوری به خصوص در جهت ساخت الگوهای بسیار دقیق از پدیده های فیزیكی استفاده می شود .

مكانیك محاسباتی مشكلات خاصی را با استفاده از شبیه سازی توسط شیوه های عددی ( شمارشی ) كه برروی كامپیوترهای دیجیتال اجرا می شوند حل می كند .

 تذكر 1-1) از ریاضیدانان ، شخصی كه به جستجوی راه حل هایی در مورد مشكلات مشخص شده می پردازد می تواند شیوة كار خود را به مكانیك محاسباتی محدود كند . كسی كه به جستجوی مشكلاتی می پردازد كه متناسب با راه حل های ارائه شده     می باشند به تعیین مكانیك عملی می پردازد. و شخصی كه می تواند وجود مشكلات و راه حل ها را به اثبات برساند می تواند مكانیك تئوری را توصیف كند .

1-1-1)           مكانیك محاسباتی :

چندین شاخه از مكانیك محاسباتی با توجه به مقیاس فیزیكی مورد نظر قابل تفكیك می باشند

مكانیك محاسباتی

مكانیك ساختارها و موا جامد مكانیك سیالات

  میكرومكانیك و نانو مكانیك

مكانیك همگن

سیستم ها                                                          سیستم ها

نانو مكانیك در ارتباط با سطوح  اتمی و مولكولی ماده می باشد بدین معنی كه ارتباط نزدیكی با فیزیك و شیمی ذره دارد . ارتباط میكرومكانیك عمدتاً با سطوح دانه‌ای و بلوری ذره می باشد. كاربرد اصلی میكرومكانیك در زمینة تكنولوژی، طراحی و ساخت مواد و ابزارهای میكرو می باشد.

 مكانیك همگن ( پیوستار ) به بررسی بدنه ها در سطح ماكروسكوپی و با استفاده از الگوهای همگن می پردازد. در این الگوهای همگن ساختار میكرو به صورت همگن درآمده است.

 دو قسمت قدیمی استفاده از مكانیك همگن ( پیوستار )‌مكانیك جامد و مواد سیال می‌باشد .شیوة اولی شامل ساختارهایی می شود كه به خاطر دلایل روشن و واضحی با مواد جامد ساخته می شوند.

 مكانیك محاسباتی جامد از روش علوم كاربردی استفاده می كند. در حالی كه مكانیك ساختاری محاسباتی برروی استفاده های فن آوری جهت تجزیه و تحلیل و طراحی ساختارها تأكید دارد.

فیزیك چند گانه یك مورد جدیدتر می باشد .

 این قسمت سیستم های مكانیكی را رد بر می گیرد كه فراتر از مرزهای كلاسیك مربوط به مكانیك مواد سیال و جامد می باشند. كه به عنوان مثال می توان به تأثیر متقابل ساختارها و مواد سیال اشاره كرد.

به علت تأثیر متقابل سیستم های الكترومغناطیسی ، مكانیكی و سیستم تنظیمی برروی یكدیگر ، مسائل مربوط به تغییر فاز به مانند ذوب یخ و انجماد فلز در این قسمت گنجانده می شوند.

در نهایت ، System ( سیستم ) نوع اجسام مكانیكی و نیز نوع كاركرد آنها را مشخص میكند یعنی مشخص می سازد كه این مواد طبیعی هستند و یا اینكه مصنوعی می باشند و چه نوع عملكردی دارند . نمونه های از سیستم های ساخت بشر عبارتند از :

هواپیماها ، ساختمانها ، برجها و موتورها و ماشین ها و ریز ترانشه ها ، تلسكوپ های رادیویی ، اسكیت ها و آب پاش های گردان .

 سیستم های بیولوژیكی به مانند یك وال ، آسیب و گوش داخلی یا یك درخت كاج وقتی از نظر بیومكانیك مورد مطالعه قرار می‌گیرند در این بخش گنجانده می شوند. چیزهای مربوطه به اختر شناسی ( نجوم ) ، زیست محیطی و جهان هستی نیز سیستم‌ها را شكل می دهند . در توسعه شاخه های مربوط به مكانیك محاسباتی ، سیستم كلی ترین مفهوم به حساب می آید. یك سیستم توسط تفكیك پذیری و تجزیه مورد بررسی قرار می‌گیرد بدین ترتیب كه : رفتار سیستم از رفتار اجزای آن به همراه تأثیر متقابل بین اجزا ناشی می شود قطعات و اجزاء به اجزای كوچكتری تجزیه می‌شوند و این عمل بدین ترتیب ادامه می یابد زمانی كه این فرآیند تجزیه به صورت سلسله مراتبی ادامه می یابد قطعات مستقل جهت دارا بودن رفتارهای منظم و مستقل از یكدیگر به حد كافی ساده می شوند اما تأثیر قطعات برروی یكدیگر پیچیده تر می‌شود. می توان نتیجه گرفت كه یك شیوة تعادل جهت مشخص كردن محل پایان تجزیه قطعات وجود دارد .

2-1-1)‌استاتیك در برابر دینامیك :

مسائل مكانیك ( شیوة) همگن با توجه به اینكه تأثیرات اینرسی در نظر گرفته می شوند و یا اینكه  به حساب نمی آیند. می توان به زیر شاخه های زیر تقسیم شود .

(3-1)                                             استاتیك

 مكانیك همگن( بیوستار)

                                  دینامیك

در دینامیك ، وابستگی به زمان واقعی بایستی به طور واضح مورد توجه قرار گیرد . زیرا نیروی اینرسی به تنهایی و یا همراه با نیروی بازدارندة حركت ارتعاشی نیاز به مشتقات زمان دارد.

مسائل در استاتیك نیز ممكن است به زمان برگردد با این حال از نیروهای اینرسی در استاتیك صرف نظر می شود . بنابراین مسایل استاتیك می تواند به  دو قسمت استاتیك كامل و شبه استاتیك تقسیم بندی‌شوند.  برای زمان اولیه نباید به صورت واضح مورد توجه قرار گیرد.

با این حال هر زمان مهم به مانند زمان مربوط به شاخص ترتیب عكس العمل لازم است كه در نظر گرفته شود . در مسائل مربوط به شبه استاتیك به مانند : استقرار پایه ، تغییر شكل مداوم یا نیمه مداوم و آرام فلز و میزان شكل پذیری چرخه فرسودگی فلز میزان واقعی زمان مورد نیاز می باشد . با این حال در این مسائل نیز از نیروهای اینرسی صرف نظر می شود.

3-1-1) خطی در برابر غیر خطی :

 طبقه بندی مسائل استاتیك كه به طور خاص مربوط به این كتاب می شود عبارتند از :

خطی  

(4-1)                     Statics( استاتیك)

‌    غیر خطی

بررسی تجزیه و تحلیل استاتیك خطی مربوط به مسائلی از استاتیك است كه در آن مسائل در مفهوم علت و معلول ، عكس العمل ( واكنش ) به صورت خطی است .

برای نمونه : وقتی نیروهای مورد استفاده دو برابر می شوند . جابجایی و تغییر مكان‌ها و نیز تنش های درونی دو برابر می شوند.

مسائل بیرون از این محدوده به عنوان غیر خطی طبقه بندی می شوند

 یك ذره محدود به چه شباهت دارد ؟                  

 4-1-1) شیوه های جداسازی

 در طبق بندی نمایی مكانیك پیوستار استاتیك ( CSM)، بررسی استاتیك بر پایه شیوه جداسازی می باشد كه به وسیله این روش یك الگوی پیوستار بسیار دقیق در فضا به صورت ناپیوستار در می آید به عبارتی دیگر این مدل پیوستار با شمار محدودی از حداقل متغیرهای مستقل مانند فشار و گرما ، تبدیل به یك مدل ناپیوسته می شود .

                 (FEM)   ذره محدود

                (BEM)  ذره مرزی           شیوه جداسازی فضایی ( مكانی )

(FDM)     تفاوت محدود

(FVM)‌‌  حجم محدود طیفی

در مسائل خطی مربوط به CSM ، شیوه های ذره محدود به طور متداول شیوه غالب در جداسازی فضا (‌مكان ) می باشند. بعد از مدت زمانی كه سپری می شود جداسازی های فضایی از نوع ذره محدود می باشد با این حال به گستردگی شیوه تفاوت محدود (‌FDM)نمی باشد . برای مسائل غیر خطی ، كنترل و تسلط شیوه های ذره محدود بسیار عظیم می باشد. شیوه های تفاوت محدود فضایی در مكانیك ساختاری و مواد جامد تقریباً در عمل مورد استفاده قرار نمی گیرند. با این وجود ،شیوه های جداسازی از نوع تفاوت محدود برای مكانیك مواد سیال مهم محسوب می شوند.

شیوه های حجم محدود كه به طور مستقیم مربوط به جداسازی قوانین بقا می باشند.

 در مسائل دشوار مربوط به مكانیك مواد سیال مثل دینامیك بالای گاز رینم (‌Re) مهم هستند.

 شیوه های طیفی بر پایه تغییرات و دگرگونیهایی است كه باعث تبدیل ابعاد زمانی و مكانی نقشه به مكانهایی می شود كه در این مكانها ( فضاها ) مسئله با سهولت بیشتری قابل حل می باشد كه از این فضاها می توان به محدودة بسامد یا فركانس اشاره كرد.

شیوه جدیدتر جداسازی فضایی ( مكانی ) شیوه های شبكة باز می باشند.

 این شیوه ها ، تكنیك ها و ابزار روشهای ذره محدود به مانند تركیب و فرمول بندی متفاوت را باخصوصیات روشی تفاوت محدود مثل تقویت غیر موضعی ( محلی ) تركیب می كنند.

 5-1-1) شكلهای متفاوت FEM:

اصطلاح شیوه ذره محدود طیف گسترده‌ای از تكنیكهایی كه ویژگیهای مشترك بیان شده در 3-1 و 4-1 را شامل می شوند مشخص می كند.

دوطبقه بندی فرعی كه متناسب با استفاده های مناسب برای مكانیك ساختاری می باشند . عبارتند از :

جابجایی وتغییر مكان

تعادل

تركیب شده              تعیین فرمول بندی FEM

تركیب دو تایی

                                                سختی

(6- 1)                    ‌انعطاف پذیری                    راه حل FEM

تركیب

با استفاده از طبقه بندی ذكر شده می توانیم عنوان این كتاب را واضح تر ودقیق تر بیان می كنیم .

در واقع عنوان این كتاب عبارت است : تجزیه وتحلیل محاسباتی مسائل ساختاری استاتیك خطی با استفاده از شیوه جسم محدود.

از بین شكلهای مختلف لیست شده در (1.6) ، تأكید بر روی تعیین جابه جایی و راه حل های سختی می باشد. این تركیب شیوه سختی و مقاومت مستقیم یا DSM نایمده می شود.

2-1 یك جسم محدود شبیه چیست؟

موضوع این كتاب FEM می باشد. حالجسم محدود چیست؟

آن مفهوم تا حدی در نتیجه یك مساله قدیمی مشخص خواهد شد.

آن مسئله دیرنه عبارت است از : محیط یك دایره را به قطر و آن را d در نظر بگیرید.

از آنجایی كه  می باشد این معادله بدست آوردن یك مقدار عددی برای   می باشد. را رسم كنید. یك چند ضلعی منظم با n ضلع در ج كنید. در شكل (b) 1-1،  می باشد. اضلاع چند ضلعی را عین قسمتهای تشكیل دهنده نقاط تماس دوباره نامگذاری كنید.

این نقاط اتصال را با اعداد صحیح از یك تا 8 شماره گذاری كنید.

خطی كه 2 نقطه 4 و 5 را به یكدیگر متصل می كنید و در شكل (c)1-1 نمایش داده شده است، را رسم كنید. این نمونه ای از یك خط كلی i-j می باشد كه در شكل (d)1-1 به تصویر كشیده شده است. طول این خط  می باشد.

از آنجایی كه تمام خطوط طول یكسانی دارند محیط چند ضلعی از رابطه بدست می آید كه از این معادله مقدار تقریبی  از رابطه زیر محاسبه می شود. 

قیمت فایل فقط 2,900 تومان

برچسب ها : تجزیه و تحلیل ساختارهای انعطاف پذیر خطی با استفاده از شیوة اجزای محدود (FEM) , طرح توجیهی تجزیه و تحلیل ساختارهای انعطاف پذیر خطی با استفاده از شیوة اجزای محدود (FEM) , دانلود تجزیه و تحلیل ساختارهای انعطاف پذیر خطی با استفاده از شیوة اجزای محدود (FEM) , مکانیک , شیوة اجزای محدود , FEM , ساختارهای انعطاف پذیر خطی , میكرومكانیك و نانو مكانیك , مكانیك هم