پایان نامه تحلیل روشهای كاهش ضریب تمركز تنش با تغییرات شکل هندسی به روش المان محدود توسط نرم افزار CATIA 178

پایان نامه تحلیل روشهای كاهش ضریب تمركز تنش با تغییرات شکل هندسی به روش المان محدود توسط نرم افزار CATIA 178

مقدّمه :

در15ژانویه1919، در خیابان تجاری بوستون واقعه ای وحشتناک رخ داد. مخزن بزرگی با27 متر قطر و حدود 15 متر ارتفاع، ناگهان شکست و بیش از 5/7 میلیون لیتر شیره قند در خیابان ریخت .

ناگهان قسمت بالای مخزن به هوا و پهلوها به دو طرف پرتاب شدند. ساختمانی در آن نزدیکی، که کارمندانش در حال صرف نهار بودند، فرو ریخت و چند نفر مدفون شدند و قسمتی از مخزن به ایستگاه آتش نشانی برخورد کرد و تعدادی آتش نشان کشته و مجروح شدند.

به هنگام فروریختن، قسمتی از مخزن به یکی از ستونهای ساختمان بلند شرکت راه آهن بوستون اصابت کرد. این ستون کاملا قطع شد... و ساختمان از حالت قائم خارج و چند فوت نشست کرد... . بر اثر غرق شدن در شیره قند، یا خفگی، و یا در اثر برخورد با آوار دوازده نفر جان باختند، بیش از 40 نفر مجروح شدند. تعداد زیادی اسب که در آن ساختمان می زیستند غرق شدند، وبقیه را نیز بر اثر شدت جراحات مجبور بودند بکشند.

تمرکز تنش  :

 درمعادلات اصلی مقاومت مصالح برای محاسبه المان های ساده یک سازه و یا عضوی از یک ماشین بیشتر روابط با فرض اینکه، توزیع تنش در جسم یکنواخت است، به دست آمده و در نتیجه فرم ریاضی ساده ای داشتند. برای مثال در یک میله تحت کشش، با فرض یکنواخت بودن تنش در مقطع، تنش کششی به صورت ساده  خواهد بود.

در عمل حالت های زیادی وجود دارد که فرض توزیع تنش یکنواخت همراه با خطا خواهد بود. از جمله این موارد می توان حالت های زیر را نام برد؛

(a) تغییر ناگهانی در مقطع، مثل: تغییر قطر یک محور، جای خار در یک محور، سوراخ در یک ورق کششی، انتهای دنده های یک پیچ، انتهای دنده یک چرخ دنده؛

(b) بار خارجی موضعی، مثل: بار فشاری در سطح کوچکی از یک جسم، بار در محل تکیه گاه یک تیر، نیروی بین چرخ لکوموتیو و ریل، بار در محل تماس دنده های دو چرخ دنده؛

(c) ناپیوستگی در جنس جسم، مثل: حفره های هوا در بتون، گره ها در یک تیر چوبی، وجود اجسام غیرفلزی در فولاد، تغییر مقاومت یا سفتی المان هایی که یک قطعه از آنها ساخته شده است؛

(d) تنش های اولیه در یک قطعه در اثر: سردکاری، عملیات حرارتی، جازدن، تنش های پس ماند در عملیات جوشکاری ؛

(e) شکاف در یک قطعه، که ممکن است در موقع ساخت در اثر: سردکاری، جوشکاری، سنگ زدن و یا علل دیگر در آن ایجاد شده باشد.

فهرست

مقدمه :    ۱
فصل اول : تمرکز تنش
۱- تمرکز تنش     ۴
۱-۱- ضریب تمرکز تنش     ۵
(۱-۱-۱) – تئوری الاستیسته    ۷
(۲-۱-۱) – روش فتو الاستیسته    ۱۱
(۳-۱-۱) – روش کرنش نسبح    ۱۴
(۴-۱-۱) – روش تشابه الکتریکی    ۱۶
(۵-۱-۱) – روش غشاء الاستیک     ۱۷
۲-۱- روشهای کاهش ضریب تمرکز تنش    ۱۷
فصل دوم : معرفی روش اجزای محدود
۱-۲- مقدمه    ۲۳
۲-۲- تاریخچه    ۲۳
۳-۲- ساختار روشهای عددی    ۲۵
۱-۴- ۲- ارکان روش اجزای محدود    ۲۸
۲-۴-۲- روش تحلیل    ۲۹
فصل سوم : گسسته سازی مسئله
۳-۱ – مقدمه     ۳۴
۳-۲ – تقریبات هندسی     ۳۴
۳-۳ – ساده سازی از طریق تقارن    ۳۶
۳-۴ – شکل و رفتار اجزای اساسی    ۳۸
۳- ۵ – انتخاب نوع جزء    ۴۰
۳- ۶- اندازه و تعداد اجزا    ۴۴
۳-۷– شکل و اعوجاج اجزا    ۴۷
۳-۸– محل گره ها    ۴۹
۳-۹- شماره گزاری گره ها و اجزا     ۵۰
۳-۱۰- جمع بندی    ۵۵
فصل چهارم : توابع میانیابی و اجزای ساده
۴-۱- مقدمه     ۵۶
۴-۲- اجزای ساده مرکب و چند تایی     ۵۹
۴-۳- چند جمله ای ها     ۶۱
۴-۴- مختصات طبیعی    ۶۶
۴-۵- کمیات برداری    ۶۹
۴-۶- جز متقارن محوری    ۶۹
۴-۷- جمع بندی    ۷۰
فصل پنجم : فرآیند مدل سازی و پردازش نتایج
۵-۱- اعتبار و دقت مدل     ۷۱
۵-۲- خواص مدل    ۷۱
۵-۳- اعمال فشار ثابت روی سه جزء خطی    ۷۶
۵-۴- اعمال فشار ثابت روی سه جزء درجه دوم    ۷۷
۵-۵- مسئله اتصال انگشتی    ۷۹
۵-۶- شرایط قیدی    ۷۹
۵-۷- مدلهای مشابه اجزای محدود با شرایط مرزی مختلف    ۸۱
۵-۸- روش تغییر چگالی شبکه    ۸۳
۵-۹- ریز کردن شبکه    ۸۵
۵-۱۰- شبکه های کوچک شدنی در بررسی همگرایی    ۸۶
۵-۱۱- روش اعو جاج اجزاء    ۹۰
۵-۱۲- شاخص های اعو جاج اجزا     ۹۱
۵-۱۳- پردازش نتایج    ۹۴
۵-۱۴- کنترل کردن مدل    ۹۷
فصل ششم : تقارن زیر مدل کردن و بررسی اعتبار
۶-۱- مقدمه     ۱۰۲
۶-۲- مدل متقارن و بار گذاری نامتقارن     ۱۰۲
۶-۳- تقارن محوری    ۱۰۴
۶-۴- انواع تقارن    ۱۰۸
۶-۵- زیر مدل سازی و زیر سازه سازی    ۱۰۸
فصل هفتم : تحلیل المان محدود : CATIA
7-1- مقدمه    ۱۱۵
۷-۲- تعریف پارا متر المان بندی     ۱۲۲
۷-۳- المان بندی کلی    ۱۲۴
۷-۴- خواص فیزیکی مدل    ۱۲۵
۷-۵- تعریف جرم    ۱۳۰
۷-۶- قید گزاری     ۱۳۱
۷-۷- اعمال بار گزاری    ۱۳۲
۷-۸- انجام آنالیز    ۱۳۳
۷-۹- مشاهده نتایج    ۱۳۳
فصل هشتم : تحلیل و نتایج تحلیل
پیوست و ضمائم    ۱۶۰
منابع و مآخذ     ۱۶۷