آنالیز و بهینه سازی تیر جدار نازک کامپوزیتی با الیاف خمیده

در این تحقیق کارایی سفتی متغیر با استفاده از الیاف خمیده در سازه تیر یکسر گیردار جدار نازک بررسی می شود. تیر دارای سطح مقطع بسته می باشد و از مواد مرکب که دارای لایه های اورتوتروپ الاستیک است، ساخته شده است. جهت استخراج خصوصیات استاتیکی و دینامیکی تیر کامپوزیتی، کد کامپیوتری مناسب ایجاد می شود که در آن اثرات غیر کلاسیک مثل تنش برشی، قید پیچش، واپیچش اولیه و ثانویه در نظر گرفته می شود. معادلات حاکم با استفاده از اصل هامیلتون حاصل می شوند و بر اساس روش گالرکین توسعه یافته حل می شوند. به منظور اعتبار سنجی کد ایجاد شده، نمونه هایی از تیر یکسر گیردار ایزوتروپ و اورتوتروپ با مقطع مختلف توسط آن مورد تحلیل قرار می گیرد و پاسخ سازه دراثر بارگذاری استاتیکی، هم چنین خصوصیات فرکانس های طبیعی و شکل مود آن بررسی می شود. نتایج حاصل از آنالیز از تطابق مناسبی با داده های تجربی و نتایج حل تحلیلی و عددی در تحقیقات قبلی برخوردار است. در پایان نامه حاضر برای اولین بار از الیاف خمیده در تیر کامپوزیتی جدار نازک استفاده می شود و بهینه سازی آن با استفاده از برنامه ریزی درجه دوم متوالی با اعمال قید انحنای مسیر الیاف جهت امکان پذیری ساخت، انجام می شود. جهت ارزیابی کد بهینه سازی، مسئله بهینه سازی به صورت بهینه سازی فرکانس طبیعی اصلی فرمولبندی می شود که از جنبه های نوآوری این تحقیق به شمار می رود و مطابق نتایج آن کد بهینه سازی از دقت خوبی برخوردار است. سپس بهینه سازی بار تسلیم تحت شرایط بارگذاری مختلف برای هندسه معین انجام می شود و در آن برای ایجاد الگوریتم های بهینه سازی سریع تر با بیشترین قابلیت ساخت، تابعی خطی برای تغییرات زاویه الیاف در طول تیر در نظر گرفته می شود. بر مبنای نتایج تحلیل، استفاده از الیاف خمیده با تغییر پارامترهای سفتی در اثر تغییر زاویه جهت گیری الیاف، موجب توزیع مناسب تنش و افزایش بار تسلیم تیر نسبت به تیر با الیاف مستقیم می شود. هم چنین این امکان را فراهم می کند که طراح آزادی عمل بیشتری در طراحی داشته باشد.