نام پژوهشگر: پروانه مرتضوی
پروانه مرتضوی علیرضا شهیدی
سازه های تغییرشکل پذیری همچون تیرها و قوس ها در مهندسی مدرن بسیار استفاده می شوند. این سازه ها در مهندسی مکانیک، مهندسی رباتیک، رادیو مهندسی، و مهندسی عمران و حمل و نقل، کاربردهای زیادی پیدا کرده اند. علاوه بر کاربردهای ذکر شده در مقیاس ماکرو، این سازه ها در مقیاس میکرو و نانو هم استفاده می شوند. به عنوان نمونه این سازه ها در حسگرهای زیستی، میکروسکوپ های نیروی اتمی، و سیستم های میکرو/ نانو الکترومکانیکی کاربرد دارند. با توجه به اهمیت قوس ها و نانوقوس ها به دلیل کاربرد فراوان در زمینه های مختلف مهندسی و همچنین اهمیت موضوع پایداری سازه ها در طراحی وضعیت های مختلف سازه، بررسی پایداری قوس ها و نانوقوس ها موضوع این پژوهش قرار گرفته است. لازم به ذکر است در بعضی از پژوهش هایی که اخیراً منتشر شده، تصاویر به دست آمده از نانولوله های کربنی تقویت کننده ی کامپوزیت ها حاکی از وجود انحنا در این نانولوله ها هستند. بنابراین مدل سازی رفتار آن ها به صورت تیرهای خمیده منجر به نتایجی خواهد شد که در مقایسه با نتایج حاصل از مدل تیر صاف، تطابق بهتری با داده های تجربی دارند. برای مطالعه ی قوس ها، ابتدا معادلات حاکم بر مسأله با استفاده از اصل ایستایی انرژی پتانسیل و اصول حساب تغییرات استخراج می شوند. در خصوص مسأله ی نانوقوس، به منظور وارد کردن آثار اندازه ی کوچک در معادلات حاکم، از تئوری الاستیسیته ی ناموضعی استفاده می گردد. حل تحلیلی معادلات دیفرانسیل حاکم بر سازه ها فقط به مسائلی با بارگذاری و شرایط هندسی و مرزی ساده اختصاص دارد و گاهی اوقات این حل های تحلیلی چنان پیچیده هستند که استفاده از آن ها برای کاربردهای روزانه ی مهندسی دشوار است. بنابراین به روش های عمومی نیاز است تا بتوان مسائلی با هندسه و بارگذاری دلخواه و شرایط مرزی مختلف را به آسانی حل نمود. از این رو سعی می شود که معادلات به دست آمده به صورت عددی حل شوند تا امکان بررسی حالت های مختلف مسأله وجود داشته باشد. به این منظور معادلات استخراج شده با استفاده از روش تفاضل محدود گسسته سازی می شوند و برای حل عددی دستگاه معادلات جبری غیرخطی ایجاد شده، روش کنترل جابه جایی تعمیم یافته مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش از دو پارامتر به نام های پارامتر سختی تعمیم یافته و پارامتر نمو بار برای تشخیص تغییر در جهت بارگذاری استفاده می شود. بر اساس روش حل استفاده شده، برنامه ای برای حل عددی مسأله در نرم افزار matlab r2011a گسترش داده شده و پایداری قوس ها و نانوقوس ها بررسی می گردد. صحت نتایج از طریق مقایسه ی آن ها با حل-های تحلیلی موجود برای حالت های خاص مسأله، ارزیابی می شود. در پایان رفتار کمانش و فراکمانش قوس ها و نانوقوس ها مورد مطالعه قرار می گیرد و آثار عوامل مختلف مانند وجود بستر الاستیک وینکلر و پسترناک، شکل اولیه ی قوس، شرایط تکیه گاهی متفاوت، توزیع های مختلف بار، و وجود نقص اولیه در توزیع بار بر بار بحرانی و ارتفاع اولیه ی بحرانی بررسی می شود.