1

پایانامه تحصیلی برای دریافت درجه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک

گرایش طراحی کاربردی

پیدا کردن ترک در قاب ها با توجه به تغییر در

فرکانس های طبیعی با استفاده از روش اجزاء محدود

(ACORو الگوریتم بهینه یابی کلونی مورچگان پیوسته )

سیدسجاد موسوی نژاد سوقمولف:

دکتر غالمحسین برادراناستاد راهنما:

دکتر فرهاد شیخ سامانیاستاد مشاور:

93بهمن

به نام خدا

دانشکده فنی و مهندسی مکانیکبخش مهندسی

2

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادات

3

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

قاب ها از سازه های پر کاربرد در صنعت به شمار •

می روند.

آن ها برای تحمل انواع بار مورد استفاده قرار •

می گیرند.

ترک ها یا در هنگام تولید قطعه و یا در زمان •

استفاده از آن و بر اثر شرایط گوناگونی بوجود

می آیند.

4

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

اهمیت

مشخصه های تاثیر گذار ترک

بر ارتعاشات

روش های یافتن ترک

عمق

موقعیت

زاویه

تعداد

مستقیم

غیر مستقیم

5

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

فعالیتنویسند

ه سال

روش فشرده ای برای محاسبه ی فرکانس های طبیعی و مود شیپ ها به کمک ماتریس سفتی ، روابط کالسیک و الگوریتم خواص خود ، برای

قاب های صفحه ای ارائه نمود

1979 هMوسLن

یک مدل اجزا محدود برای تحلیل های دینامیک تیری که لبه اش ترک خورده باشد پیشنهاد کرده است

گوناریس

1988

بررسی ترک بر حسب ارتعاشات محوری ، عرضی و چرخشی برای یک تیر را مورد بررسی قرار داده

استسخار 1999

روشی برای بدست آوردن فرکانس های طبیعی در تیر اویلر-برنولی برای تعداد ترک های زیاد و قاب ها

را فرمول بندی کردند

کادLمی و کالیو

2013

تحلیل ارتعاش آزاد تیر ها و قاب ها با روش مبتنی بر ارائه مدل فنری ترک و الگوریتم ویتریک-ویلیامز

دادند

لMبیب و همکارا

ن2014

6

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

روش انجام

روش اجزا محدود

الگوریتم کلونی مورچگان

یک بعدی

دو بعدی

یک بعدی

حل مستقیم

حل معکوس

7

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

فرضیات:•

)aهر جز سازه، تیر اویلر-برنولی است

)bهر جز سازه ارتعاش محوری و عرضی دارد

)c می ن_واخت ی_ک و مس_تطیلی تیره_ا مقط_ع سطح

باشد

)d ب_ر مح_ور ه_ر ج_ز و س_طحی راس_تای ترک ه_ا عم_ود

می باشند

)eترک ها رشد نمی کنند

)fترک ها دارای دهنه باز هستند

8

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

2 2

2 2( ) (x)f

d d wEI C w q

dx dx

q(x)

Q0

x

( ) (x)d duEA q

dx dx

2

20

u uA EAt x x

2 2 2

2 2 20

w wA EI

t x x

معادالت حاکم بر هر جز سازه:•

معادالت

جابجایی

معادالت

ارتعاش آزاد

ارتعاش عرضی ارتعاش محوری

9

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

1 2 e e+1 N N+1

xa

xb

h1 h2 he hN-1 hN

eth element

he1 2

ÄÌ·ÁYÉZÅ Ì̤f»�ʻ¼ÉZÅÊËZn]Zm�

المان بندی برای هر جز سازه:•

10

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

فرم ماتریس_ی مع_ادالت ج_بری ب_رای ه_ر ج_ز مح_دود •

برای یک جز سازه: e e e eK M u Q

2 2

3

2 2

2

0 0 0 0

0 6 3 0 6 3

0 3 2 0 32

0 0 0 0

0 6 3 0 6 3

0 3 0 3 2

2

h h

h h h hE I

h

h h

h h h h

K

Ah

I

2 2

2 2

0 0 0 0

0 22 0

0 22 4 0 13 3

0 0 0 0

0 0

0 3 0 4

140 70

156 54 13

70 140420

54 13 156 22

13 22

h

h h h h

h h

h AM

h h

h h

1 1 1 2 2 2

Te e e e e eu w u w

11

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

ª ¸ »É{Y Mc Zm{� � �Ê v̧»É{Y Mc Zm{� �

e e eu T u

Te e e e

Te e e e

Te e e

K T K T

M T M T

F T F

12

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

2 j-1 N1 j j+1

t

E IK

h f

2

(2 )

0.9( 1)f

t tc

t t

K KK

K K

13

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

مدل اجزا محدود دو بعدی ، نرم افزار کامسول•

ترک به بصورت یک برش •

mm 0.13ضخامت •

تنش صفحه ایتحلیل : نوع •

المان بندی مثلثی•

14

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

بهینه ی__ابی یکی از مب__احث مت__داول م__ورد بحث در •زمینه ه__ای عل__وم ک__امپیوتر ، ه__وش مص__نوعی ، تحقی__ق در عملی__ات و زمینه ه__ای مرتب__ط ب__ا آنه__ا

می باشد.

کل_ونی )ت_وده( مورچگ_ان، زنبوره_ای عس_ل ، ح_رکت •دس_ته جمعی پرن_دگان و ی_ا ب_ه ط_ور کلی گ_روهی از حش__رات و ج__انوران دس__ته جمعی، سیس__تم های توزی_ع ش_ده ای هس_تند ک_ه ب_ا وج_ود س_ادگی تک ت_ک آن ه_ا، ی_ک س_ازمان اجتم_اعی بس_یار س_اخت یافته را

به وجود می آورند.

الگوریتم بهینه یابی کلونی مورچگان پیوسته

15

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

در ح_ل معک_وس )بهیه ی_ابی( ه_دف ی_افتن م_وقعیت •بهین_ه ه_ای مس_ئله )پ_ارامتر اس_ت ت_رک و عم_ق

یابی(

ب_دون • م_وقعیت ج_واب ی_ک موج_ه خصوص_یات 0/9 و عمق بدون بعد کمتر از 1کمتر از

تابع هدف :•

هدف : کمینه سازی تابع هدف•

1

k

i ii

CostFunction

بهینه یابی در رابطه با مشخصه های ترک در قاب

16

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

ایجاد یک مجموعه جواب تصادفی در

دامنه حلمحاسبه تابع هدف به ازای مجموعه جواب

های پیشنهادی

طبق یک تابع پیوسته متشکل از توابع احتمال

گوسی )تابع نرمال( تعداد جواب های جدید

تولید شوند

ایا بهترین جواب شرایط مورد نظر برای

پذیرش و خروج از

الگوریتم را دارد

مرتب سازی از بهترین جواب به

بدترین جواب

نمایش بهترین جواب از مجموعه جواب های موجه

بلی

خیر

17

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

1f 2f 3f

تائید مدل مورد استفاده

18

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

Lc = 1.5 m

d = 80 mm

L = 4 m

h = 200 mm

w = 80 mm

1f 2f 3f

19

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

Lc1 = 0.25456 mdc1 = 4 mm

L = 0.8 m

h = 0.02 m

w = 0.02 mLc2 = 0.54496 mdc2 = 6 mm

20

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

21

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

º ·Z [ Z«�

d ·Zu Y{ e[ Z«� �1 d ·Zu Y{ e[ Z«� �2

L L

L = 12 m0.122 m

0.198 m

0.5 L

0.5 L 0.5 L 0.5 L 0.5 L

0.5 L

dc = 109.8 mmZÅ eÉļÅÉY ]ª ¼� � �

ζ1

ζ1

ζ2

ζ3 ζ3 ζ3 ζ3ζ4ζ4ζ4ζ4

L 0.1=1ζL 0.8=2ζL 0.2=3ζL 0.3=4ζ

101.7846 mm

93.7936 mm

22

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

rad/sفرکانس های طبیعی بر حسب

23

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

– درصد کاهش فرکانس ها1حالت

24

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

– درصد کاهش فرکانس ها2حالت

25

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

1f 2f 3f

نتایج پایانامه

26

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

dت ·Zu1

0.35

0.45

º ·Z [ Z«�

5 m

0.10 m

0.10 m

3 m

0.33

2

d ·Zu2

0.6عمق بدون بعد =

0.28عمق بدون بعد =

0.675عمق بدون بعد =

27

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

rad/sفرکانس های طبیعی بر حسب

28

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

ستون

تیر

d ·Zu1

0.33

2

29

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

تیر افقی

30

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

هر تیر یک ترک

تیر افقیتیر عمودی

0.35

0.45

d ·Zu2

31

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

هر تیر یک ترک

32

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

هر دو ترک در تیر عمودی

33

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

هر دو ترک در تیر افقی

34

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

نتایج

ب_ا رابط_ه در می توان_د ، اس_تفاده م_ورد ت_رک مدل سازه های ترک دار مورد استفاده قرار گیرد

در س_ازه ها ی_ک ت_رک می توان_د ، معادل ه_ایی از جهتتغییر در فرکانس های طبیعی داشته باشد

اس_تفاده از فرکانس ه_ای ط_بیعی به عن_وان مشخص_هاص_لی ب_رای ی_افتن ت_رک در س_ازه ها نمیتوان_د ب_ه تنه_ایی

جواب های یکتایی را استخراج کند ب_ه عن_وان پیوس_ته می توان_د روش کل_ونی مورچگ_ان

ی_ک روش ع_ددی مناس_ب ب_رای مس_ائل مهندس_ی در رابطه با ترک معرفی شود

35

مقدمه

پیشینه

روش پژوهش

نتایج و بحث

نتیجه گیری و پیشنهادا

ت

پیشنهادات

کن__ار در دین__امیکی مشخص__ه های س__ایر انتخ__اب فرکانس های طبیعی به منظور ساختن تابع هدف

بررس_ی ترک ه_ای مای_ل در س_ازه ها ب_ه منظ_ور ی_افتنراه حلی برای حل معکوس چنین ترک هایی

اج_زاء از تش_کیل ش_ده در س_ازه های ت_رک بررس_ی FGM

36

از حضور همه ی عزیزان

سپاس گزارم

37

Save WaterSave Life