فایل ورد قابل ویرایش

توضیحی مختصر از مقاله  :

دانلود مقاله تخمين فركانس طبيعي ورق كامپوزيتي الياف فلز با استفاده از هوش مصنوعي

چكيده

ورقهاي كامپوزيت الياف فلز خواص آلياژهاي آلومينيوم و مواد مركب را با هم داراست. در اين تحقيق يك ورق كامپوزيتي الياف فلز توسط نرم افزار ANSYS مدل شده و فركانس طبيعي آن محاسبه مي گردد. با تغيير پارامترهاي موثر در ميزان فركانس طبيعي اين ورق از جمله درجه حرارت، زاویه الياف و براي نسبت طول به عرض هاي مختلف مسئله براي حالت هاي مختلف تحليل مي گردد و فركانس طبيعي آن محاسبه مي شود. از خروجي‌هاي نرم‌افزار ANSYSدر جهت آموزش و ايجاد يك شبكه عصبي انتشار برگشتي استفاده مي‌شود. با آموزش اين شبكه قادر خواهيم بود بدون نياز به حل دقيق مسئله و يا مدل سازي آن ميزان فركانس طبيعي اين نوع ورق را با دقت قابل قبول تخمين بزنيم. به اين ترتيب حجم عمليات كامپيوتري بنحو چشم گيري كاهش مي یابد. نتايج نشان مي‌دهد كه شبكه عصبي به خوبي توانايي تخمين فركانس طبيعي را دارد. همچنين با افزايش نسبت طول به عرض ورق و دما فركانس طبيعي به ترتیب زياد و کم می یابد.

1- مقدمه

اگر يك ورق تحت شرايط مرزي آزاد را بصورت هم دما گرم كنيم ورق منبسط مي شود و تنشي در آن بوجود نمي آيد. اما اگر يك ورق چند لايه مواد مركبي را تحت همان شرايط دمايي با شرايط مرزي آزاد گرم كنيم انبساط متفاوت لايه هاي كه به هم متصل شده اند سبب ايجاد تنش خواهد شد. اين تنشهاي حرارتي به حدي زياد هستند كه مي توانند باعث شكست شوند. همچنين تغييرات سريع دما مي توانند به راحتي مواد مركب را به نوسان وا دارد. اين پديده در هواپيماها و نيروگاهها مشاهده مي شود. محاسبه تنش هاي حرارتي در اين حالت و بدست آوردن ماكزيمم اين تنشها در حال ارتعاش مي تواند اهميت داشته باشد. تحليل ورقهاي چند لايه عموما بر اساس تئوري چند لايه ها و يا تئوري الاستيسيته دو بعدي انجام مي گيرد. در      تئوري هاي چند لايه فرض مي شود كه ورق در حالت تنش مسطح است و هر ناحيه در حالت الاستيك خطي است. تئوري كلاسيك چند لايه ها كه گسترش تئوري كلاسيك ورق به ورق هاي چند لايه است از مولفه هاي عرضي تنش صرفنظر       مي كند و ورق را به صورت يك سيستم تك لايه معادل مدل مي كند. بنابراين در اين تئوري تنش هاي برشي عرضي و     مولفه هاي عرضي ناديده گرفته مي شود ]1[. رايسنر و ميندلين تئوري كلاسيك ورق را بهبود بخشيدند. آنها اثر تغيير شكل برشي را در نظر گرفتند. بهبود بعدي توسط رايسنر و استاوسكي صورت گرفت و اثر كوپل خمشي- كششي را براي ورق هاي غير متقارن وارد معادلات نمودند. تغيير شكل برشي براي اولين بار توسط استاوسكي به ورق هاي چند لايه اي كه از لايه هاي ايزوتروپ ساخته شده بودند وارد شد ]2[. در اين تحقيق يك ورق كامپوزيتي الياف فلز توسط نرم افزار ANSYS مدل شده و فركانس طبيعي آن محاسبه مي گردد. با تغيير پارامترهاي موثر در ميزان فركانس طبيعي اين ورق از جمله درجه حرارت، زاویه الياف و براي نسبت طول به عرض هاي مختلف مسئله براي حالت هاي مختلف تحليل مي گردد و فركانس طبيعي آن محاسبه مي شود. از خروجي‌هاي نرم‌افزارANSYS در جهت آموزش و ايجاد يك شبكه عصبي انتشار برگشتي استفاده مي‌شود. با آموزش اين شبكه قادر خواهيم بود بدون نياز به حل دقيق مسئله و يا مدل سازي آن ميزان فركانس طبيعي اين نوع ورق را با دقت قابل قبول تخمين بزنيم. به اين ترتيب حجم عمليات كامپيوتري بنحو چشم گيري كاهش مي یابد. نتايج نشان مي‌دهد كه شبكه عصبي به خوبي توانايي تخمين فركانس طبيعي را دارد. همچنين با افزايش نسبت طول به عرض ورق فركانس طبيعي زياد مي شود.

2- مدل سازي ورق با نرم افزار ANSYS

در اين تحقيق يك ورق گرافيت – اپوكسي با لايه آلومينيومي توسط نرم افزار اجزاي محدود  ANSYSمدل مي شود. ابعاد ورق در ابتدا 50*50 سانتيمتر در نظر گرفته مي شود. جهت مدل سازي اين ورق كامپوزتي الياف فلزي از المان شل 181 استفاده مي شود. تعداد 5126 المان جهت مدل سازي اين ورق بكار مي رود. ورق كامپوزيتي چند لايه الياف فلز متقارن و بالانس با لايه چيني  مفروض مي باشد. جنس ورق گرافيت اپوكسی است و خواص هر لايه به شرح زير است:

لايه الياف: