عنوان

تحلیل رفتار نانودیسک دوار ساخته شده از ماده¬ی مدرج تابعی در میدان مغناطیسی تحت بارهای حرارتی و مکانیکی

Number

۱۴۳۰۰پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Title Proper

تحلیل رفتار نانودیسک دوار ساخته شده از ماده¬ی مدرج تابعی در میدان مغناطیسی تحت بارهای حرارتی و مکانیکی

First Statement of Responsibility

/ سیدمحمد حسینی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: دانشگاه شهیدچمران اهواز، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۶

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۲۸ص.

Accompanying Material

+همراه سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی مکانیک (طراحی کاربردی)

Date of degree

۱۳۹۶/۰۷/۱۱

Text of Note

نام خانوادگی: حسینینام: محمدشماره¬ی دانشجویی: 9246102عنوان پایان¬نامه: تحلیل رفتار نانودیسک دوار ساخته شده از ماده¬ی مدرج تابعی در میدان مغناطیسی تحت بارهای حرارتی و مکانیکیاستاد راهنما: دکتر محمد شیشه¬سازاستاد مشاور: دکتر خسرو نادران طحاندرجه¬ی تحصیلی: دکتریرشته: مهندسی مکانیکگرایش: طراحی کاربردیدانشگاه: دانشگاه شهید چمران اهوازدانشکده: مهندسیگروه: مهندسی مکانیکتاریخ فارغ¬التحصیلی: 11/07/1396تعداد صفحه: 128 صفحهکلیدواژه‌ها: نانودیسک، مگنتوترموالاستیک، ماده¬ی مدرج تابعی، روش مربعات دیفرانسیلی (روش دیفرانسیل¬های مرتبه¬ی دو).نانودیسک¬ها به طور گسترده¬ای در صنعت و محصولات مصرفی استفاده می¬شود و کاربرد فراوانی در فوتونیک، مهندسی برق، مهندسی مکانیک و پزشکی دارند. دارد. در این پژوهش، رفتار مکانیکی نانودیسک دوار ساخته شده از ماده¬ی مدرج تابعی دارای ضخامت متغیر تحت بارهای مکانیکی، حرارتی و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل کوچک بودن ضخامت نانودیسک نسبت به شعاع آن، حالت تنش صفحه¬ای برای مسئله در نظر گرفته شده است. بعلاوه، به دلیل ثابت بودن سرعت زاویه¬ای و متقارن بودن بارهای اعمال شده، حالت تقارن محوری برای مسئله در نظر گرفته شد. خواص مکانیکی ماده¬ی مدرج تابعی در راستای شعاعی، بر اساس توابع مشخصی به صورت توابع توانی و نمایی تغییر می¬کند. به دلیل تغییرات ناچیز نسبت پواسون، این نسبت ثابت در نظر گرفته شده است. باید توجه داشت که نظریه¬ی الاستیسیته¬ی کلاسیک قادر به بررسی اثرات اندازه در سازه¬هایی با ابعاد نانومتر نیست. به همین منظور، نظریه¬ی گرادیان کرنش برای بررسی اثرات اندازه در رفتار مکانیکی نانودیسک مورد استفاده قرار گرفت که از لحاظ مؤلفه¬های در نظر گرفته شده برای نانوسازه¬ها، دارای بیشترین تعداد مؤلفه نسبت به سایر نظریه¬های غیرکلاسیک است. این نظریه برای ماده، پنج ضریب اثر اندازه در نظر گرفته است. اصل همیلتون به‌منظور استخراج روابط تعادل و شرایط مرزی متناسب با آن، به کار گرفته شد. روابط مربوط به انرژی کرنشی، انرژی جنبشی و کار حاصل از اعمال نیروی¬های خارجی به صورت جداگانه محاسبه شده و در رابطه¬ی مربوط به اصل همیلتون قرار داده شدند. جهت دستیابی به معادله¬ی تعادل و شرایط مرزی مربوط به آن، از اصل حساب تغییرات استفاده شد. با به دست آمدن معادله¬ی دیفرانسیل و شرایط مرزی مربوط به آن با استفاده از نظریه¬ی گرادیان کرنش، نتایج حاصل از نظریه¬ی گرادیان کرنش با نتایج نظریه¬ی کلاسیک مقایسه شدند. به دلیل پیچیدگی معادلات دیفرانسیل به دست آمده از نظریه¬ی گرادیان کرنش، روش عددی مربعات دیفرانسیلی (Differential Quadrature) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از روش مربعات دیفرانسیلی با نتایج حاصل از نرم¬افزار مَتِمَتیکا (Mathematica) مقایسه شدند که تطابق بسیار خوبی بین این نتایج مشاهده گردید. تأثیر برخی پارامترها مانند پارامتر ناهمگنی ماده، تأثیر توابع مختلف برای ماده¬ی مدرج تابعی، پروفیل ضخامت، ضرایب اثر اندازه (L)، تغییرات دما در شعاع خارجی، اندازه¬ی میدان مغناطیسی، سرعت دوران و بارهای خارجی اعمال شده در مرزها بر تغییرات تنش¬ها و تنش¬های مرتبه¬ی بالا مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می¬دهند که تابع تغییرات ماده و پارامتر ناهمگنی ماده تأثیر قابل توجهی بر تغییرات تنش¬ها و محل حداکثر مقدار تنش¬های مرتبه¬ی بالا دارند. با افزایش دما در شعاع خارجی، تنش¬ها در محدوده¬ی شعاع نانودیسک افزایش می¬یابند. افرایش اندازه¬ی میدان مغناطیسی اعمال شده، باعث افزایش تنش¬های شعاعی و محیطی می¬شود. همچنین نتایج نشان می¬دهند که انتخاب تابع مناسب برای تغییرات ضخامت، تأثیر زیادی بر جابه¬جایی شعاعی، تنش¬ها و تنش¬های مرتبه¬ی بالا دارد. به منظور تأکید بر تفاوت دو نظریه¬ی گرادیان کرنش و نظریه¬ی کلاسیک، تنش¬های محاسبه شده توسط این دو نظریه با هم مقایسه شدند. همچنین نتایج به دست آمده از نظریه¬ی گرادیان کرنش برای یک دیسک در ابعاد ماکرو با نتایج حاصل از نظریه¬ی کلاسیک مقایسه شدند و توافق بسیار خوبی حاصل گردید. این امر نشان می¬دهد که نظریه¬ی گرادیان کرنش می¬تواند به خوبی برای اجسامی با ابعاد ماکرو نیز مورد استفاده قرار گیرد.

Text of Note

Surname: MohammadName: HosseiniTitle: Analysis of rotating functionally graded nanodisk of variable thickness under mechanical and thermal loads located in the magnetic fieldSupervisor: Prof. Mohammd ShishesazAdvisor: Prof. Khosro Naderan TahanDegree: Ph.DUniversity: Shahid Chamran University of AhvazFaculty: Faculty of EngineeringDepartment : Department of Mechanical EngineeringGraduating Date: 2017/10/03 Number of Pages: 128 pagesKeywords: Nanodisk, Magnetothermoelastic, Functionally graded material, Differential quadrature method.Abstract:Nanodisks are widely used in industry, environment, and consumer products and have many applications in various fields such as photonics, electrical engineering, mechanical engineering, andmedicine. This research investigated mechanical behavior of rotating functionally graded nanodisk of variable thickness under mechanical, thermal and magnetic loads. Plane stress condition is considered for the problem, due to the fact that the thickness of the nanodisk is small in comparison to its radius. Furthermore, the nanodisk angular acceleration is taken to be zero while it is subjected to an axisymmetric loading. Mechanical properties of functionally graded material are changed based on certain functions as power and exponential functions in radial direction. Poisson’s ratio is considered constant due to negligible variation. Unfortunately, Classical elasticity theory cannot predict the effects of small-scale parameters in the nano-scale structures. Therefore, strain gradient theory is used to investigate the effects of small-scale on the mechanical behavior of nanodisks. Strain gradient theory has the highest number of small-scale parameters in terms of the components considered for nanostructures. This theory is considered five small-scale coefficient for nanostructures. Hamilton’s principle is employed to derive the equilibrium equation and associated boundary conditions. Strain energy, kinematic energy and work done by external loads are calculated separately and substituting in the Hamilton’s principle. Then, the variational principle is used to achieve the equilibrium equation and associated boundary conditions. Obtained resuls from strain gradient theory are compared with those of calassical elasticity theory. Due to the complexity of the governing differential equation and its associated boundary conditions, a numerical scheme, namely differential quadrature method (DQM), is adapted to solve this equation (and its associated boundary conditions). Results obtained from differential quadrature method are compred with those of mathematica software that have a very good agreement with each other. The effect of some parameters such as material inhomogeneity parameter (n), thickness parameter (m), size-effect parameter (L), material gradient function, temperature, magnetic field, angular velocity and external applied loads are investigated. Results show that material inhomogeneity parameter and material gradient function have a significant effect on the pick value location of high-order stresses and stress distribution within nanodisk radius. Stresses increasing as temperature at outer radius increases. Also, radial and circumferential stresses have a positive relation to applied magnetic field. Thickness profile has a significant effect on the radial displacement, stresses and high-order stresses. Increasing the value of the material inhomogeneity parameter, n, considerably affects the magnitudes and the corresponding peak values of the high-order stress τ_rrr. Classical and strain gradient stresses are compared to emphasize the difference between strain gradient theory and the classical elasticity theory. The differences between the stresses obtained from classical and strain gradient theories are clearly highlighted. Also, the results of the strain gradient theory for a disk in macro-scale are compared with those of classical theory which are in a good agreement with each other. So, it can be concluded that the strain gradient theory can also be used for macro-scale structures.

Subject Term

پایان نامه کارشناسی ارشد

Subject Term

دانشکده مهندسی

Subject Term

مهندسی مکانیک

Subject Term

طراحی کاربردی

Subject Term

نانودیسک، مگنتوترموالاستیک، ماده¬ی مدرج تابعی، روش مربعات دیفرانسیلی (روش دیفرانسیل¬های مرتبه¬ی دو).

حسینی، سیدمحمد

شیشه ساز، محمد، استاد راهنما

نادران طحان، خسرو، استاد مشاور

Country

ایران

Date of Transaction

20171031

Call Number

پ،۱۴۳۰۰،م،۱۳۹۶

p

TF

92029

1

a

Y