دانلود طرح لایه باز اینفوگرافیک با فرمت های Ai و Eps قابل ویرایش در ایلاستریتور و کورل دراو

دانلود طرح لایه باز اینفوگرافیک با فرمت های Ai  و Eps  قابل ویرایش در ایلاستریتور و کورل دراو

این فایل کاملا لایه باز بوده و می توانید در نرم افزارهای گرافیکی از جمله کورل دراو و ادوب ایلاستریتور از آن استفاده کنید

تحقیق در مورد تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود 9 ص با فرمت ورد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

سمینار کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک

دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد

تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود

علیرضا ستوده علی نویدمقدم

استادیار،گروه مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک (طراحی کاربردی)

E-mail: [e-mail] E-mail : [e-mail]

چکیده

در این مقاله فرمول بندی کلی اجزاء محدود با استفاده از تئوری لایه ای برای تحلیل ورقهای مرکب با لایه های پیزوالکتریک بکار گرفته شده است. این تحقیق تغییر مکانهای کوچک، رفتار الاستیک خطی، توابع مختلف درون یاب در جهتهای مختلف صفحه و همچنین تغییرات ضخامت را نشان می دهد. در ضمن این روش مقایسه ای را بین تئوری های لایه ای با ضخامتهای مختلف انجام می دهد.

کلمات کلیدی: تئوری لایه ای1، مواد پیزوالکتریک2، روش اجزاء محدود3، ورقهای مرکب4

1- مقدمه

اخیراً استفاده از مواد پیزوالکتریک در ساختارهای هوشمند رشد قابل ملاحظه ای داشته است. مواد پیزوالکتریک دارای خاصیت جفت شدگی5 و هماهنگی قوی بین پاسخ مکانیکی و الکتریکی هستند[1].

وقتی که این مواد تحت تنش کششی، فشاری یا نیروی برشی قرار می گیرند، یک ولتاژ الکتریکی در آنها بوجود می آید. که به عنوان تاثیر مستقیم پیزوالکتریک شناخته می شود.

لذا دارای کاربردهای مختلفی در علوم مهندسی از جمله هوا فضا، شیمی، عمران، الکترونیک و مکانیک و... می باشند[2]. همچنین می توان به عنوان سنسور برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی از جمله کرنش در ساختارهای متفاوت و پیش بینی خرابی از آنها استفاده کرد. از مواد پیزوالکتریک می توان به عنوان محرک در کنترل ارتعاشات نیز استفاده نمود[3].

اولین بار یونانیان باستان متوجه خاصیت الکتریکی بویژه شارژ استاتیکی در مواد خاص در هنگام سایش آنها به یکدیگر شدند[4]. استفاده های نخستین از مواد پیزوالکتریک به سال 1880 بر می گردد زمانی که برادران کوری اثر مستقیم مواد پیزوالکتریک را کشف کردند[5].

ویت در سال 1894 متوجه رابطه بین ساختار مواد و تاثیرات پیزوالکتریک شد. بدین صورت که یک ولتاژ در مواد پیزوالکتریک باعث تغییرات هندسی در آنها می شود .که امروزه به نام تاثیرات معکوس پیزوالکتریک شناخته می شود[6].

مواد بسیاری از جمله نمک راشل6 ،کوارتز7،باریم8 و کهربای اصل9 خواص پیزوالکتریک را از خود نشان می دهند. در اوایل سال 1918 لنگ اوین از مواد پیزوالکتریک برای ساخت سونار10در جنگ جهانی دوم استفاده کرد. همچنین در دهه 1960 بشر متوجه خاصیت پیزوالکتریک در استخوان و ماهیچه انسان شدند.

باید توجه داشت که خواص مکانیکی ورقهای مرکب در جهت عرضی ناپیوسته است و این گونه سازه ها در برابر تنش های برشی و عمودی عرضی بسیار تغییر شکل پذیر می باشند. به علت وجود خواص مکانیکی مختلف در جهات و لایه های متفاوت، صفحه در حالت کلی ناهمگن بوده و به همین دلیل تا به حال تئوری های متعددی برای مدل- سازی خصوصیات موادی و رفتار سینماتیکی آنها ارائه شده است. این تئوری ها به طور کلی شامل تئوری های مبنی بر توزیع میدان تنش11 و توزیع میدان تغییر مکان12 می باشند. تئوری های مبنی بر توزیع میدان تنش کاربرد چندانی در تحلیل صفحات ندارند، زیرا بسط مدل اجزاء محدود آنها دشوار می باشد و اغلب از تئوری های مبنی بر توزیع میدان تغییر مکان در جهت ضخامت، استفاده می شود. تئوری های مبنی بر توزیع میدان تغییر مکان نیز به دو دسته تئوری های تک لایه معادل و تئوری های لایه ای تقسیم می شوند.

تحلیل صفحات کامپوزیتی بر اساس یکی از روش های زیر است:

1-1) تئوری های تک لایه معادل1 (دو بعدی):

1—1-1) تئوری کلاسیک صفحات چند لایه

1-2-2) تئوری های تغییر شکل برشی صفحات چند لایه

1-2) تئوری سه بعدی الاستیسیته:

1-2-1) فرمول بندی سنتی سه بعدی الاستیسیته

1-2-2) تئوری های لایه ای

1-3) روش های دو بعدی و سه بعدی مدل چندگانه (روش اجزاء محدود)

تئوری های تک لایه معادل از تئوری سه بعدی الاستیسیته با ایجاد فرضیات مناسب درباره سینماتیک تغییر شکل یا حالت تنش در راستای ضخامت چند لایه کامپوزیتی به دست آمده اند. به این ترتیب می توان تغییر شکل صفحه کامپوزیتی را در قالب یک تک لایه معادل توصیف نمود و بنابراین مسئله سه بعدی به دو بعدی کاهش پیدا می کند. برای صفحات چند لایه مرکب این کار مانند آن است که چند لایه ناهمگن با یک تک لایه، که از نظر استاتیکی با چند لایه مذکور معادل است، جایگزین گردد. به این ترتیب میدان تغییر مکان یا میدان تنش به صورت ترکیبی خطی از توابع نامعین و مختصه ضخامت در نظر گرفته می شود. تئوری کلاسیک صفحات چند لایه که ساده ترین تئوری تک لایه معادل می باشد، از بسط تئوری کیرشهف2 برای صفحات کامپوزیتی به وجود آمده است. طبق این تئوری، خطوط مستقیم که ابتدا عمود بر صفحه میانی بوده اند، بعد از تغییر شکل نیز مستقیم و عمود باقی خواهند ماند. همچنین از تغییر ضخامت صفحه صرفنظر می شود. تئوری کلاسیک کاربرد وسیعی در تحلیل خمش استاتیکی، ارتعاشات و پایداری صفحات نازک دارد، ولی از آنجا که از تنش های ناشی از تغییر فرم های برشی صرفنظر می کند، از این تئوری نمی توان در مورد صفحات ضخیم که تغییر شکل های برشی در آن حائز اهمیت می باشد، استفاده نمود. بنابراین کاربرد روش کلاسیک محدود به صفحات نازک می باشد. ریزنر و میندلین به منظور بیان تاثیر تنش های برشی عرضی بر رفتار صفحات، تئوری هایی ارائه نمودند که اکنون به نام تئوری صفحه ریزنر- میندلین3 و یا تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول4 مشهور است. تئوری فوق پرکاربرد ترین تئوری در رابطه با تحلیل صفحات می باشد. بر طبق این تئوری تنش های برشی عرضی در جهت ضخامت ثابت فرض می شوند. بنابراین خطوط مستقیم که ابتدا عمود بر صفحه میانی بوده اند، بعد از تغییر شکل مستقیم باقی خواهند ماند اما لزوما" عمود بر صفحه میانی نیستند.

با توجه به فرض ثابت بودن تنش های برشی عرضی در راستای ضخامت، به منظور بهبود توزیع میدان تنش، از ضرایب تصحیح برشی استفاده می شود. به دلیل وجود خطای غیر قابل اغماض تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، خصوصاً در تحلیل صفحات ضخیم و نیز در پیش بینی تنش های برشی عرضی، محققان سعی نمودند تئوری بهتری را برای پیشگویی میدان تنش و کرنش در چند لایه های کامپوزیتی ارائه نمایند. به همین جهت تئوری های دیگری با هدف رفع محدودیت های تئوری کلاسیک و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و تشریح بهتر سینماتیک تغییر شکل صفحات، با در نظر گرفتن فرم کامل تری از تغییرات تنش های برشی ارائه شد که به نام تئوری های مرتبه بالاتر5 شهرت یافته اند. بسط تیلور میدان تغییر مکان این تئوری ها در راستای ضخامت برحسب ترم های مرتبه بالاتر بیان می شود. از جمله مزایای این تئوری ها آن است که توزیع کرنش های برشی را در طول ضخامت به صورت سهموی در نظر گرفته و شرط صفر بودن تنش های برشی عرضی را در سطوح صفحه از طریق اعمال شرایط مرزی به میدان تنش، برآورده می سازند. تئوری های تکاملی فوق تحت عنوان تئوری های تک لایه معادل شناخته می شوند. مدل های تک لایه معادل برای بیان رفتار کلی صفحات چند لایه مانند خیز، فرکانس پایه ارتعاشی، بار کمانش بحرانی و منتجه های نیرو و ممان مناسبند؛ اما در تحلیل های دقیق لایه ای و بین لایه ای و تشریح اثرات موضعی مانند توزیع تنش های درون لایه ای و پدیده لایه لایه شدن کارایی لازم را ندارند.

برای پیشگویی دقیق توزیع تنش و به دست آوردن مدلی جامع جهت تشریح سینماتیک تغییر شکل چند لایه های کامپوزیتی باید وضعیت سه بعدی تنش ها را مورد تحلیل و ارزیابی قرار داد.

در تئوری لایه ای، صفحه کامپوزیتی به چند زیر لایه تقسیم می شود و برای هر کدام ، میدان تغییر مکان به طور جداگانه فرض می شود؛ بنابراین خصوصیات موادی و اثرات برشی منحصر به فرد هر لایه در میدان تغییر مکان لحاظ می گردد و باعث می شود تا نمایش صحیحی از میدان کرنش در لایه های مختلف فراهم آمده و تنش ها در لایه ها با دقت بیشتری محاسبه گردد. در این تئوری تغییرات میدان جابجایی در جهت ضخامت بر اساس توابع درونیاب یک بعدی لاگرانژی تعریف می گردد که به طور خودکار پیوستگی از نوع را در امتداد ضخامت بر مؤلفه های تغییر مکان اعمال می نماید و سبب می شود که کرنش های عرضی در امتداد ضخامت به صورت تکه تکه6 خطی شوند.

2- میدان تغییر مکان کلی تئوری های تک لایه معادل

تئوری کلاسیک و تئوری های تغییر شکل برشی مرتبه اول و مرتبه سوم صفحات چند لایه را می توان در قالب یک تئوری واحد بیان نمود:

که،وتغییر مکان در جهات،، و به ترتیب چرخش محور عمود بر صفحه میانی، حول محورهایو می باشد. و توابع مجهول هستند و به چرخش های مرتبه بالا اشاره دارند. کلیه تغییر مکان های تعمیم یافته فوق توابعی ازوهستند. با انتخاب مقادیر صحیح ثابت های،،ومی توان میدان تغییر مکان تئوری های مختلف را از رابطه فوق استخراج نمود.

در تئوری کلاسیک:

(2)

در تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول:

(3)

در تئوری تغییر شکل برشی مرتبه دوم:

(4)

در تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم:

(5)

/

شکل1- نیروها، ممان ها و سینماتیک تغییر شکل صفحه در تئوری کلاسیک و تئوری های تغییر شکل برشی مرتبه اول و مرتبه سوم[2].

همان گونه که مشاهده می شود، تمام تئوری های معرفی شده فوق را می توان با یک میدان تغییر مکان کلی بیان نمود؛ اما تئوری لایه ای اساساً با تئوری های فوق متفاوت است. همان طور که از میدان تغییر مکان (1) پیداست، در این گونه تئوری ها که به تئوری های تک لایه معادل مشهورند، مؤلفه های تغییر مکان با یک عبارت که تابعی پیوسته از در تمام طول ضخامت است، تخمین زده می شوند و بنابراین پیوستگی از نوع را در امتداد ضخامت ایجاد می نماید. بنابراین میدان کرنش نیز پیوسته بوده و همان طور که بیان شد، به علت وجود ضرایب متفاوت برای لایه های غیر هم جنس، تنش های برشی عرضی ( و) در محل تماس لایه ها، ناپیوسته می گردد. تئوری های لایه ای به همین سبب، به وجود آمدند. این تئوری میدان جابجایی با پیوستگی از نوع را در هر لایه به طور مجزا در نظر می گیرد. بنابراین این امکان را به وجود می آورد که با اعمال ضرایب مختلف بر کرنش های برشی عرضی ناپیوسته در محل تماس لایه ها، تنش های متناظر پیوسته شود.

شکل2- نمایش تغییرات پیوسته کرنش درون صفحه ای و تغییرات ناپیوسته تنش متناظر در تئوری های تک لایه معادل[9].

3- تئوری لایه ای

تئوری های لایه ای در راستای بهبود و تکامل تئوری های تک لایه معادل به وجود آمده اند و مبنی بر بسط میدان تغییر مکان منحصر به فرد در هر لایه می باشند. برخلاف تئوری های تک لایه معادل، تئوری های لایه ای بر اساس فرض پیوستگی از نوع میدان جابجایی در راستای ضخامت شکل می گیرند، بنابراین مؤلفه های تغییر مکان در طول ضخامت پیوسته خواهند بود ولی مشتقات تغییر مکان ممکن است در نقاط مختلف در راستای ضخامت ناپیوسته باشند. میدان جابجایی را در حالت کلی (سه بعدی) و شامل شش مؤلفه کرنش در نظر می گیریم. کرنش های درون صفحه ای در راستای ضخامت صفحه و به طور هم زمان کرنش های جانبی در سطوح مشترک لایه ها به طور تکه ای پیوسته خواهند بود. همچنین امکان پیوستگی تنش های عرضی در فصل مشترک لایه های متشکل از مواد غیر مشابه وجود خواهد داشت. میدان کرنش به خصوص در حالتی که تعداد لایه ها افزایش می یابد، به میدان کرنش واقعی نزدیک تر می شود. تغییرات جابجایی در هر لایه از طریق درونیابی خطی لاگرانژ یا توابع شکل درجه دو به دست می آید[9].

شکل3- تغییر شکل و میدان تنش صفحه چند لایه کامپوزیتی در تئوری لایه ای[9]. از تعادل نیروهای درون لایه ای (شکل (4))، شرایط پیوستگی میدان تنش لایه های مجاور در سطوح مشترک آنان، به صورت زیر نتیجه می شود:

شکل4- تعادل تنش های درون لایه ای [9].

از آنجا که در حالت کلی ، رابطه زیر را می توان در مورد میدان کرنش لایه های مجاور نوشت:

در تمام تئوری های تک لایه معادل مبنی بر میدان جابجایی، مؤلفه های تغییر مکان به صورت توابعی پیوسته از ضخامت صفحه، فرض می شوند. بنابراین کرنش های عرضی پیوسته خواهند بود و بدین ترتیب اصل بیان شده در رابطه (7) نقض می گردد. از این رو تمام تنش ها در تئوری های تک لایه معادل در مرز لایه ها، به ویژه تنش های عرضی در سطح مشترک دو لایه که به تنش های درون لایه ای معروف هستند، ناپیوسته می باشند:

در چند لایه های نازک، خطای ایجاد شده ناشی از ناپیوستگی تنش های درون لایه ای قابل صرفنظر کردن می باشد.

تئوری های لایه ای مبنی بر جابجایی به دو دسته تقسیم می شوند:

3-1- تئوری های لایه ای جزئی1: که در آن از بسط لایه ای برای محاسبه مؤلفه های تغییر مکان درون صفحه ای استفاده می شود.

3-2- تئوری های لایه ای کامل2: که در آن از بسط لایه ای برای محاسبه هر سه مؤلفه تغییر مکان استفاده می شود.

در مقایسه با تئوری های تک لایه معادل، تئوری های لایه ای جزئی با معرفی اثرات تنش های برشی عرضی لایه مجزا در میدان جابجایی، شرایط بهتری را جهت تشریح رفتار چند لایه های کامپوزیتی فراهم می آورند. در تئوری های لایه ای کامل، اثر تنش های عمودی لایه مجزا نیز در نظر گرفته می شود و دقت آن بیشتر خواهد شد. در ادامه تئوری لایه ای مبنی بر تغییر مکان ردی یا تئوری کلی صفحه چند لایه معرفی می شود. این تئوری بر اساس تغییرات تکه تکه خطی مؤلفه های تغییر مکان درون-صفحه ای و تغییر مکان عرضی ثابت در راستای ضخامت، بنا نهاده شده است. یک چند لایه متشکل از لایه زیر را در نظر بگیرید. مختصات چند لایه را روی صفحه میانی3 قرار داده به طوری که جهت مختصات ضخامت، رو به بالا باشد (شکل (5)). هر لایه ارتوتروپیک4 بوده و جهت اصلی ماده در آن (جهت الیاف) نسبت به مختصات چند لایه دلخواه است.

شکل5- شماتیک چند لایه در جهت ضخامت [9].

در این تئوری برای هر نقطه دلخواه در چند لایه با مختصات () میدان تغییر مکان به صورت زیر در نظر گرفته می شود:

در رابطه فوق () تغییر مکان های نقطه () روی صفحه مبنا (صفحه میانی) بوده وو توابعی هستند که روی این صفحه صفرند:

(10)

خیز جانبی مستقل از مختصات ضخامت فرض می شود. به منظور کاهش تئوری سه بعدی به دو بعدی، مؤلفه های برون صفحه ای تغییر مکان، و، به صورت ترکیبی خطی از توابع مجهول برحسب () و توابع پیوسته بر حسب () در نظر گرفته می شوند:

تحقیق در مورد لایه اوزن 40 ص با فرمت ورد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 43

مقدمه

تحقیق حاضر با موضوع لایه‌ی اوزون در بردارنده‌ی : توضیحاتی چند در مورد این لایه و آلاینده‌هایی که باعث آن می‌شوند و هم‌چنین مضراتی که برای جانداران ساکن زمین دارند می‌دهد.

خلاصه‌ی تحقیق بدین شرح است : در ارتفاعی بین 15 تا 50 کیلومتری ( یعنی استراتوسفر ) لایه‌ای از گاز ازون قرار دارد که نه در دسترس و نه قابل مشاهده است. با این حال، زندگی کاملاً به وجود آن بستگی دارد. لایه‌ی ازون مانند سپری بین ما و اشعه‌ی خطرناک فرابفش خورشید قرار گرفته است. این اشعه، پوست را به شدت می‌سوزاند و در صورت تابش مداوم و شدید، سرطان پوست ایجاد می‌کند. اشعه‌ی فرابفش، برای گیاهان و جانوران هم مضر است و بر سلامت آنها تأثیر می‌گذارد.

در سال 1986 ، دانشمندان به قسمت‌هایی از استراتوسفر برخورد می‌کند که در آن‌جا اصلاً وجود نداشت. یکی از این مناطق، بالای قطب جنوب بود. منطقه کوچکتری هم در بالای قطب شمال یافت شد. از آن سال به بعد، این سوراخ‌ها در فصل‌های معینی ظاهر می شوند و در طول فصل‌های بعد از میان می‌روند. البته، نگرانی اصلی از این است که علاوه بر سوراخ‌های گفته شده، مجموعه لایه اوزون اطراف زمین در حال کم شدن است. ما به درستی از علت ناپدید شدن ازون اتمسفری آگاه نیستیم، اما دانشمندان فرض می‌کنند که آلوده‌سازی ها اتمسفری از جمله دلایل این پدیده‌اند.

کلروفلوئوروکربن‌ها ( cfc ) گاز است که از آن در یخچال‌ها و بعضی از اسپری‌ها و غیره استفاده می شود. این گازها، در ضمن شاخته شدن این وسایل و استفاده از آن‌ها وارد اتمسفر می شود. مولکول‌های cfc، در هنگام برخورد با مولکول‌های ازون، آنها را می‌شکند. محصول این گاز هم پدید آمدن اکسیژن است. یک اتم کلر می‌تواند با 10 هزار مولکول ازون را نابود کند طی چهار مرحله : 1- اشعه ی فرابفش مولکول را می شکند. 2- اتم کلر مولکول ازون را می‌شکند. 3- اتم اکسیژن آزاد، پیوند اکسیژن – کلر را می‌شکند. 4- مولکول اکسیژن تشکیل و کلر آزاد می‌شود.

شیمی استراتوسفر : لایه ازون

لایه ازون ناحیه ای از فضاست که به عنوان « محافظ طبیعی زمین در برابر نور خورشید » قلمداد می شود زیرا این لایه پرتو فرابنفش مضر را از نور خورشید پیش از اینکه این پرتو ملاحظه‌ای در مقدار لایه ازون، O3 ، تهدیدی برای حیات خواهد بود. از این رو ظاهر شدن «حفره ای » بزرگ دو لایه ازون در قطب جنوب یک بحران زیست محیطی عمده، به شمار می‌رود.

مقدار کل ازون فضا در بالای سرما در هر مکانی بر حسب واحدهای دوبسون بیان می‌شود. یک واحد دوبسون معادل با ضخامت mm 01/0 ازون خالص، با توجه به چگالی آن در فشار سطح از زمین ( atm 1 ) اختیار شود. مقدار عادی اوزون در بالای سر ما در عرضهای جغرافیایی معتدله در حدود Du 350 است. به علت بادهای استراتوسفری، اوزون از مناطق گرمسیری به سمت مناطق قطبی منتقل می شود. بنابراین هر اندازه که به خط استوا نزدیکتر باشید، مقدار کل اوزونی که شما را دو برابر پوتو فرابنفش محافظت می‌کند، کمتر است. غلظتهای اوزون در مناطق گرمسیری معمولاً میانگین Du 250 را نشان می‌دهد، در حالی که این غلظتها در مناطق زیر قطبی در حدود Du 450 است، البته جز هنگامی که حفره‌ها در لایه ازون در بالای چنین مناطقی ظاهر می شوند.

هم‌چنین مقداری تغییر طبیعی در غلظت ازون با تغییر فصل وجود دارد.

حفره ازون در قطب جنوب توسط دکتر جوسی فارمن و همکارانش در گروه بریتانیایی بررسی قطب جنوب کشف شد. این افراد سطح ازون را در بالای این منطقه از سال 1957 ثبت کرده بودند. داده‌های آنها نشان می‌داد که مقدار کل ازون در هر اکتبر به تدریج در حال سقوط بود، و کاهش تند در اواسط سال‌های 1975 شروع شد تا اواسط دهه‌ی 1980 اتلاف بهاره ازون در بعضی ارتفاعات در بالای قطب جنوب کامل بود و اتلاف کلی به بیش از 50 % کل مقدار بالای سر می‌رسید. بنابراین صحبت از به وجود آمدن یک « حفره » در لایه که اکنون با فرا رسیدن هر بهار در بالای قطب جنوب ظاهر می شود و به مدت چند ماه ادامه دارد، بی مناسبت نیست. در سال 1993 ، از غلظت ازون که به کمترین مقدار ثبت شده آن « A.Du » در اوایل اکتبر رسید.

برای چندین سال پس از کشف آن این موضوع روشن نبود که آیا این حفره به علت پدیده های «‌طبیعی » شامل نیروهای جوّی است یا اینکه علت آن یک مکانیسم شیمیایی مربوطه به آلاینده‌های هوا است. در مورد اخیر ماده شیمیایی مشکوک کلر بود. این ماده به طور عمده از گازهایی که به مقدار زیاد در نتیجه کاربرد آنها برای مثال در قوطی‌های افشانه‌ای و در دستگاه‌های تهویه، در فضا رها می‌شوند، سرچشمه می‌گیرد.

دانشمندان پیش‌بینی کرده بودند که کلر، باعث تخریب ازون می‌شود، اما تنها در حدود چند درصد آن هم پس از گذشت چندین دهه کشف حفره ازون در قطب جنوب همه را به تعجب واداشت.

برای پی بردن به علت تشکیل حفره در هر بهار یک هیئت اضطراری از پژوهشگران آمریکایی به سرپرستی دکتر سوزان سولومون از اداره ملی مطالعات اقیانوس شناسی و هواشناسی در اواخر زمستان در اوت 1986 به قطب اعزام شد. سولومون و همکارانش با استفاده از نور ماه به عنوان منبع نور توانستند از روی طول موجهای معینی که به وسیله‌ی گازهای موجود در فضا

مدیریت شبکه در پنج لایه 19 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

مدیریت شبکه در پنج لایه

ترجمه: علیرضا تقی زاده

ماهنامه شبکه - دی ۱۳۸۳ شماره 50

اشاره :

شبکه‌های ارتباطی، در آغاز از ابعاد کوچک و فناوری‌های محدودی برخوردار بودند و در نتیجه کار نگهداری آن‌ها آسان بود. ولی با رشد ناگهانی شبکه‌ها در دهه 80 میلادی، نظارت بر عملکرد و برنامه‌ریزی توسعه آنها، کاری دشوار و به شدت پرهزینه گردید. در چنین شرایطی نیاز به مکانیسم‌هایی که به خودکارسازی عملیات و ساده‌سازی وظایف اپراتورهای انسانی کمک کنند، به شدت احساس می‌شد و این سرآغاز توسعه سیستم‌های مدیریت شبکه بود. ممکن است تعابیر متعددی از مدیریت شبکه وجود داشته باشد، ولی می‌توان به طور خلاصه آن را چنین تعریف کرد: مجموعه‌ای از عناصر سخت‌افزاری و نرم‌افزاری که به عوامل انسانی امکان نظارت بر عملکرد و حفظ کارآیی شبکه را به شکلی مقرون به صرفه می‌دهند.

با وجود تنوع سیستم‌های مدیریت شبکه یا Network Management System) NMS)، ساختار آنها کمابیش شباهت‌هایی به یکدیگر دارد. در تمامی این سیستم‌ها عناصر مدیریت‌شونده شامل کامپیوترها و سایر تجهیزات شبکه، به صورت دوره‌ای و یا در صورت مشاهده شرایط خاص (مانند خرابی یک بخش) به صورت آنی، پیامی حاوی اطلاعات لازم در مورد رویداد پیش‌آمده و وضعیت فعلی خودشان، برای سیستم مدیریت کننده ارسال می‌کنند. این سیستم نیز با توجه به نوع پیام دریافت شده، عملیاتی همچون تولید آلارم، ثبت رویداد، توقف عملیات و یا سعی در برطرف‌سازی مشکل را به انجام می‌رساند.

البته مکانیسم مدیریت‌کننده نیز می‌تواند خود راساً اقدام به بررسی وضعیت عناصر مدیریت‌شونده در شبکه نماید. همان‌طور که در شکل 1 نشان داده شده است، عناصر مدیریت شونده باید حاوی موجودیتی موسوم به کارگزار مدیریت (Agent) باشند که مسئولیت جمع‌آوری اطلاعات لازم و ارسال آنها را به سیستم مدیریت شبکه بر عهده دارد. در پاره‌ای مواقع این موجودیت نقش واسطی (proxy) را بین سیستم مدیریت شبکه و تعدادی از عناصر دیگر بر عهده دارد. استفاده از واسطه‌ها به کاهش تعداد پیام‌های اضافی در سطح شبکه کمک می‌نماید.

سیستم مدیریت کننده، نرم‌افزاری متشکل از ماجول‌های مدیریتی می‌باشد که وظایف و توابع گوناگونی را برعهده دارد. ساختار درونی این سیستم می‌تواند به دلخواه طرح شود ولی ارتباط آن با عناصر کارگزار حتماً باید با استفاده از یک پروتکل استاندارد مانندSNMP یا CMIP انجام پذیرد.

SNMP پروتکل اصلی جهت تبادل اطلاعات مدیریتی بین عناصر شبکه و سیستم مدیریت می‌باشد که استاندارد بودن آن، امکان کار تجهیزات سازندگان گوناگون با یکدیگر و با نرم‌افزارهای مدیریت شبکه سایر سازندگان را فراهم می‌نماید. جدیدیترین نسخه پروتکلSNMP، نسخه 4 می‌باشد ولی نسخه‌های اصلی و پرکاربرد آن SNMPv1 و SNMPv2 می‌باشند که نسخه اخیر دارای ایمنی بیشتری در برابر نفوذهای غیر مجاز به ساختار مدیریتی شبکه می‌باشد.

شکل2- توابع پنجگانه مدیریت شبکه

توابع اصلی سیستم مدیریت شبکه

سازمان بین‌المللی استانداردها موسوم به ISO مدلی را برای سیستم‌های مدیریت شبکه پیشنهاد نموده که به استانداردی جهت شناخت و مقایسه قابلیت‌های آنها تبدیل گردیده است. این مدل توابع سیستم مدیریت شبکه را در پنج حوزه قرار می‌دهد (شکل 2) که به طور خلاصه با حروف اول آنها یعنی FCAPS شناخته می‌شوند:

1- مدیریت خطا (Fault Management)

2- مدیریت پیکربندی (Configuration Management)

3- مدیریت حسابرسی (Accounting Management)

4- مدیریت کارآیی (Performance Management)

5- مدیریت امنیت (Security Management)

البته بسیاری از سیستم‌های موجود، در عمل تنها بخشی از توابع پنجگانه فوق را اجرا می‌کنند و همواره نمی‌توان تناظر یک به یک بین قابلیت‌های کاربردی یک سیستم مدیریت شبکه و توابع فوق مشاهده نمود. در ادامه اشاره‌ای مختصر به توابع هر گروه خواهیم داشت.

تحقیق در مورد تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود 9 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

سمینار کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک

دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد

تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود

علیرضا ستوده علی نویدمقدم

استادیار،گروه مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک (طراحی کاربردی)

E-mail: [e-mail] E-mail : [e-mail]

چکیده

در این مقاله فرمول بندی کلی اجزاء محدود با استفاده از تئوری لایه ای برای تحلیل ورقهای مرکب با لایه های پیزوالکتریک بکار گرفته شده است. این تحقیق تغییر مکانهای کوچک، رفتار الاستیک خطی، توابع مختلف درون یاب در جهتهای مختلف صفحه و همچنین تغییرات ضخامت را نشان می دهد. در ضمن این روش مقایسه ای را بین تئوری های لایه ای با ضخامتهای مختلف انجام می دهد.

کلمات کلیدی: تئوری لایه ای1، مواد پیزوالکتریک2، روش اجزاء محدود3، ورقهای مرکب4

1- مقدمه

اخیراً استفاده از مواد پیزوالکتریک در ساختارهای هوشمند رشد قابل ملاحظه ای داشته است. مواد پیزوالکتریک دارای خاصیت جفت شدگی5 و هماهنگی قوی بین پاسخ مکانیکی و الکتریکی هستند[1].

وقتی که این مواد تحت تنش کششی، فشاری یا نیروی برشی قرار می گیرند، یک ولتاژ الکتریکی در آنها بوجود می آید. که به عنوان تاثیر مستقیم پیزوالکتریک شناخته می شود.

لذا دارای کاربردهای مختلفی در علوم مهندسی از جمله هوا فضا، شیمی، عمران، الکترونیک و مکانیک و... می باشند[2]. همچنین می توان به عنوان سنسور برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی از جمله کرنش در ساختارهای متفاوت و پیش بینی خرابی از آنها استفاده کرد. از مواد پیزوالکتریک می توان به عنوان محرک در کنترل ارتعاشات نیز استفاده نمود[3].

اولین بار یونانیان باستان متوجه خاصیت الکتریکی بویژه شارژ استاتیکی در مواد خاص در هنگام سایش آنها به یکدیگر شدند[4]. استفاده های نخستین از مواد پیزوالکتریک به سال 1880 بر می گردد زمانی که برادران کوری اثر مستقیم مواد پیزوالکتریک را کشف کردند[5].

ویت در سال 1894 متوجه رابطه بین ساختار مواد و تاثیرات پیزوالکتریک شد. بدین صورت که یک ولتاژ در مواد پیزوالکتریک باعث تغییرات هندسی در آنها می شود .که امروزه به نام تاثیرات معکوس پیزوالکتریک شناخته می شود[6].

مواد بسیاری از جمله نمک راشل6 ،کوارتز7،باریم8 و کهربای اصل9 خواص پیزوالکتریک را از خود نشان می دهند. در اوایل سال 1918 لنگ اوین از مواد پیزوالکتریک برای ساخت سونار10در جنگ جهانی دوم استفاده کرد. همچنین در دهه 1960 بشر متوجه خاصیت پیزوالکتریک در استخوان و ماهیچه انسان شدند.

باید توجه داشت که خواص مکانیکی ورقهای مرکب در جهت عرضی ناپیوسته است و این گونه سازه ها در برابر تنش های برشی و عمودی عرضی بسیار تغییر شکل پذیر می باشند. به علت وجود خواص مکانیکی مختلف در جهات و لایه های متفاوت، صفحه در حالت کلی ناهمگن بوده و به همین دلیل تا به حال تئوری های متعددی برای مدل- سازی خصوصیات موادی و رفتار سینماتیکی آنها ارائه شده است. این تئوری ها به طور کلی شامل تئوری های مبنی بر توزیع میدان تنش11 و توزیع میدان تغییر مکان12 می باشند. تئوری های مبنی بر توزیع میدان تنش کاربرد چندانی در تحلیل صفحات ندارند، زیرا بسط مدل اجزاء محدود آنها دشوار می باشد و اغلب از تئوری های مبنی بر توزیع میدان تغییر مکان در جهت ضخامت، استفاده می شود. تئوری های مبنی بر توزیع میدان تغییر مکان نیز به دو دسته تئوری های تک لایه معادل و تئوری های لایه ای تقسیم می شوند.

تحلیل صفحات کامپوزیتی بر اساس یکی از روش های زیر است:

1-1) تئوری های تک لایه معادل1 (دو بعدی):

1—1-1) تئوری کلاسیک صفحات چند لایه

1-2-2) تئوری های تغییر شکل برشی صفحات چند لایه

1-2) تئوری سه بعدی الاستیسیته:

1-2-1) فرمول بندی سنتی سه بعدی الاستیسیته

1-2-2) تئوری های لایه ای

1-3) روش های دو بعدی و سه بعدی مدل چندگانه (روش اجزاء محدود)

تئوری های تک لایه معادل از تئوری سه بعدی الاستیسیته با ایجاد فرضیات مناسب درباره سینماتیک تغییر شکل یا حالت تنش در راستای ضخامت چند لایه کامپوزیتی به دست آمده اند. به این ترتیب می توان تغییر شکل صفحه کامپوزیتی را در قالب یک تک لایه معادل توصیف نمود و بنابراین مسئله سه بعدی به دو بعدی کاهش پیدا می کند. برای صفحات چند لایه مرکب این کار مانند آن است که چند لایه ناهمگن با یک تک لایه، که از نظر استاتیکی با چند لایه مذکور معادل است، جایگزین گردد. به این ترتیب میدان تغییر مکان یا میدان تنش به صورت ترکیبی خطی از توابع نامعین و مختصه ضخامت در نظر گرفته می شود. تئوری کلاسیک صفحات چند لایه که ساده ترین تئوری تک لایه معادل می باشد، از بسط تئوری کیرشهف2 برای صفحات کامپوزیتی به وجود آمده است. طبق این تئوری، خطوط مستقیم که ابتدا عمود بر صفحه میانی بوده اند، بعد از تغییر شکل نیز مستقیم و عمود باقی خواهند ماند. همچنین از تغییر ضخامت صفحه صرفنظر می شود. تئوری کلاسیک کاربرد وسیعی در تحلیل خمش استاتیکی، ارتعاشات و پایداری صفحات نازک دارد، ولی از آنجا که از تنش های ناشی از تغییر فرم های برشی صرفنظر می کند، از این تئوری نمی توان در مورد صفحات ضخیم که تغییر شکل های برشی در آن حائز اهمیت می باشد، استفاده نمود. بنابراین کاربرد روش کلاسیک محدود به صفحات نازک می باشد. ریزنر و میندلین به منظور بیان تاثیر تنش های برشی عرضی بر رفتار صفحات، تئوری هایی ارائه نمودند که اکنون به نام تئوری صفحه ریزنر- میندلین3 و یا تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول4 مشهور است. تئوری فوق پرکاربرد ترین تئوری در رابطه با تحلیل صفحات می باشد. بر طبق این تئوری تنش های برشی عرضی در جهت ضخامت ثابت فرض می شوند. بنابراین خطوط مستقیم که ابتدا عمود بر صفحه میانی بوده اند، بعد از تغییر شکل مستقیم باقی خواهند ماند اما لزوما" عمود بر صفحه میانی نیستند.

با توجه به فرض ثابت بودن تنش های برشی عرضی در راستای ضخامت، به منظور بهبود توزیع میدان تنش، از ضرایب تصحیح برشی استفاده می شود. به دلیل وجود خطای غیر قابل اغماض تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، خصوصاً در تحلیل صفحات ضخیم و نیز در پیش بینی تنش های برشی عرضی، محققان سعی نمودند تئوری بهتری را برای پیشگویی میدان تنش و کرنش در چند لایه های کامپوزیتی ارائه نمایند. به همین جهت تئوری های دیگری با هدف رفع محدودیت های تئوری کلاسیک و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و تشریح بهتر سینماتیک تغییر شکل صفحات، با در نظر گرفتن فرم کامل تری از تغییرات تنش های برشی ارائه شد که به نام تئوری های مرتبه بالاتر5 شهرت یافته اند. بسط تیلور میدان تغییر مکان این تئوری ها در راستای ضخامت برحسب ترم های مرتبه بالاتر بیان می شود. از جمله مزایای این تئوری ها آن است که توزیع کرنش های برشی را در طول ضخامت به صورت سهموی در نظر گرفته و شرط صفر بودن تنش های برشی عرضی را در سطوح صفحه از طریق اعمال شرایط مرزی به میدان تنش، برآورده می سازند. تئوری های تکاملی فوق تحت عنوان تئوری های تک لایه معادل شناخته می شوند. مدل های تک لایه معادل برای بیان رفتار کلی صفحات چند لایه مانند خیز، فرکانس پایه ارتعاشی، بار کمانش بحرانی و منتجه های نیرو و ممان مناسبند؛ اما در تحلیل های دقیق لایه ای و بین لایه ای و تشریح اثرات موضعی مانند توزیع تنش های درون لایه ای و پدیده لایه لایه شدن کارایی لازم را ندارند.

برای پیشگویی دقیق توزیع تنش و به دست آوردن مدلی جامع جهت تشریح سینماتیک تغییر شکل چند لایه های کامپوزیتی باید وضعیت سه بعدی تنش ها را مورد تحلیل و ارزیابی قرار داد.

در تئوری لایه ای، صفحه کامپوزیتی به چند زیر لایه تقسیم می شود و برای هر کدام ، میدان تغییر مکان به طور جداگانه فرض می شود؛ بنابراین خصوصیات موادی و اثرات برشی منحصر به فرد هر لایه در میدان تغییر مکان لحاظ می گردد و باعث می شود تا نمایش صحیحی از میدان کرنش در لایه های مختلف فراهم آمده و تنش ها در لایه ها با دقت بیشتری محاسبه گردد. در این تئوری تغییرات میدان جابجایی در جهت ضخامت بر اساس توابع درونیاب یک بعدی لاگرانژی تعریف می گردد که به طور خودکار پیوستگی از نوع را در امتداد ضخامت بر مؤلفه های تغییر مکان اعمال می نماید و سبب می شود که کرنش های عرضی در امتداد ضخامت به صورت تکه تکه6 خطی شوند.

2- میدان تغییر مکان کلی تئوری های تک لایه معادل

تئوری کلاسیک و تئوری های تغییر شکل برشی مرتبه اول و مرتبه سوم صفحات چند لایه را می توان در قالب یک تئوری واحد بیان نمود:

که،وتغییر مکان در جهات،، و به ترتیب چرخش محور عمود بر صفحه میانی، حول محورهایو می باشد. و توابع مجهول هستند و به چرخش های مرتبه بالا اشاره دارند. کلیه تغییر مکان های تعمیم یافته فوق توابعی ازوهستند. با انتخاب مقادیر صحیح ثابت های،،ومی توان میدان تغییر مکان تئوری های مختلف را از رابطه فوق استخراج نمود.

در تئوری کلاسیک:

(2)

در تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول:

(3)

در تئوری تغییر شکل برشی مرتبه دوم:

(4)

در تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم:

(5)

/

شکل1- نیروها، ممان ها و سینماتیک تغییر شکل صفحه در تئوری کلاسیک و تئوری های تغییر شکل برشی مرتبه اول و مرتبه سوم[2].

همان گونه که مشاهده می شود، تمام تئوری های معرفی شده فوق را می توان با یک میدان تغییر مکان کلی بیان نمود؛ اما تئوری لایه ای اساساً با تئوری های فوق متفاوت است. همان طور که از میدان تغییر مکان (1) پیداست، در این گونه تئوری ها که به تئوری های تک لایه معادل مشهورند، مؤلفه های تغییر مکان با یک عبارت که تابعی پیوسته از در تمام طول ضخامت است، تخمین زده می شوند و بنابراین پیوستگی از نوع را در امتداد ضخامت ایجاد می نماید. بنابراین میدان کرنش نیز پیوسته بوده و همان طور که بیان شد، به علت وجود ضرایب متفاوت برای لایه های غیر هم جنس، تنش های برشی عرضی ( و) در محل تماس لایه ها، ناپیوسته می گردد. تئوری های لایه ای به همین سبب، به وجود آمدند. این تئوری میدان جابجایی با پیوستگی از نوع را در هر لایه به طور مجزا در نظر می گیرد. بنابراین این امکان را به وجود می آورد که با اعمال ضرایب مختلف بر کرنش های برشی عرضی ناپیوسته در محل تماس لایه ها، تنش های متناظر پیوسته شود.

شکل2- نمایش تغییرات پیوسته کرنش درون صفحه ای و تغییرات ناپیوسته تنش متناظر در تئوری های تک لایه معادل[9].

3- تئوری لایه ای

تئوری های لایه ای در راستای بهبود و تکامل تئوری های تک لایه معادل به وجود آمده اند و مبنی بر بسط میدان تغییر مکان منحصر به فرد در هر لایه می باشند. برخلاف تئوری های تک لایه معادل، تئوری های لایه ای بر اساس فرض پیوستگی از نوع میدان جابجایی در راستای ضخامت شکل می گیرند، بنابراین مؤلفه های تغییر مکان در طول ضخامت پیوسته خواهند بود ولی مشتقات تغییر مکان ممکن است در نقاط مختلف در راستای ضخامت ناپیوسته باشند. میدان جابجایی را در حالت کلی (سه بعدی) و شامل شش مؤلفه کرنش در نظر می گیریم. کرنش های درون صفحه ای در راستای ضخامت صفحه و به طور هم زمان کرنش های جانبی در سطوح مشترک لایه ها به طور تکه ای پیوسته خواهند بود. همچنین امکان پیوستگی تنش های عرضی در فصل مشترک لایه های متشکل از مواد غیر مشابه وجود خواهد داشت. میدان کرنش به خصوص در حالتی که تعداد لایه ها افزایش می یابد، به میدان کرنش واقعی نزدیک تر می شود. تغییرات جابجایی در هر لایه از طریق درونیابی خطی لاگرانژ یا توابع شکل درجه دو به دست می آید[9].

شکل3- تغییر شکل و میدان تنش صفحه چند لایه کامپوزیتی در تئوری لایه ای[9]. از تعادل نیروهای درون لایه ای (شکل (4))، شرایط پیوستگی میدان تنش لایه های مجاور در سطوح مشترک آنان، به صورت زیر نتیجه می شود:

شکل4- تعادل تنش های درون لایه ای [9].

از آنجا که در حالت کلی ، رابطه زیر را می توان در مورد میدان کرنش لایه های مجاور نوشت:

در تمام تئوری های تک لایه معادل مبنی بر میدان جابجایی، مؤلفه های تغییر مکان به صورت توابعی پیوسته از ضخامت صفحه، فرض می شوند. بنابراین کرنش های عرضی پیوسته خواهند بود و بدین ترتیب اصل بیان شده در رابطه (7) نقض می گردد. از این رو تمام تنش ها در تئوری های تک لایه معادل در مرز لایه ها، به ویژه تنش های عرضی در سطح مشترک دو لایه که به تنش های درون لایه ای معروف هستند، ناپیوسته می باشند:

در چند لایه های نازک، خطای ایجاد شده ناشی از ناپیوستگی تنش های درون لایه ای قابل صرفنظر کردن می باشد.

تئوری های لایه ای مبنی بر جابجایی به دو دسته تقسیم می شوند:

3-1- تئوری های لایه ای جزئی1: که در آن از بسط لایه ای برای محاسبه مؤلفه های تغییر مکان درون صفحه ای استفاده می شود.

3-2- تئوری های لایه ای کامل2: که در آن از بسط لایه ای برای محاسبه هر سه مؤلفه تغییر مکان استفاده می شود.

در مقایسه با تئوری های تک لایه معادل، تئوری های لایه ای جزئی با معرفی اثرات تنش های برشی عرضی لایه مجزا در میدان جابجایی، شرایط بهتری را جهت تشریح رفتار چند لایه های کامپوزیتی فراهم می آورند. در تئوری های لایه ای کامل، اثر تنش های عمودی لایه مجزا نیز در نظر گرفته می شود و دقت آن بیشتر خواهد شد. در ادامه تئوری لایه ای مبنی بر تغییر مکان ردی یا تئوری کلی صفحه چند لایه معرفی می شود. این تئوری بر اساس تغییرات تکه تکه خطی مؤلفه های تغییر مکان درون-صفحه ای و تغییر مکان عرضی ثابت در راستای ضخامت، بنا نهاده شده است. یک چند لایه متشکل از لایه زیر را در نظر بگیرید. مختصات چند لایه را روی صفحه میانی3 قرار داده به طوری که جهت مختصات ضخامت، رو به بالا باشد (شکل (5)). هر لایه ارتوتروپیک4 بوده و جهت اصلی ماده در آن (جهت الیاف) نسبت به مختصات چند لایه دلخواه است.

شکل5- شماتیک چند لایه در جهت ضخامت [9].

در این تئوری برای هر نقطه دلخواه در چند لایه با مختصات () میدان تغییر مکان به صورت زیر در نظر گرفته می شود:

در رابطه فوق () تغییر مکان های نقطه () روی صفحه مبنا (صفحه میانی) بوده وو توابعی هستند که روی این صفحه صفرند:

(10)

خیز جانبی مستقل از مختصات ضخامت فرض می شود. به منظور کاهش تئوری سه بعدی به دو بعدی، مؤلفه های برون صفحه ای تغییر مکان، و، به صورت ترکیبی خطی از توابع مجهول برحسب () و توابع پیوسته بر حسب () در نظر گرفته می شوند: