پایان نامه طراحی مواد سلولی، با حداکثر سختی و حداقل ضرایب انبساط حرارتی، با استفاده از بهینه­سازی توپولوژی

دانشکده­ی مهندسی مکانیک

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد در رشته­ ی

مهندسی مکانیک (طراحی کاربردی)

طراحی مواد سلولی، با حداکثر سختی و حداقل ضرایب انبساط حرارتی، با استفاده از بهینه­سازی توپولوژی

استادان راهنما

دکتر محمد رحیم نامی

دکتر محمد حسن کدیور

خرداد ماه ۱۳۹۴

 

چکیده

مواد­ سلولی، اغلب متشکل از ریزساختارهایی، به نام سلول پایه­اند که این سلول­های پایه به­طور متناوب در ماده تکرار می­شوند. تغییرات خواص مواد ­سلولی را می­توان ناشی از تغییر در شکل و نحوه­ی توزیع مواد، در درون سلول پایه­ی آن­ها دانست. لذا تعیین دقیق­تر نحوه­ی توزیع مواد در درون سلول پایه، می­تواند موجب بهبود عملکرد این مواد به­منظور هدفی خاص گردد. این کار را می­توان با کمک بهینه­سازی توپولوژی انجام داد.

در این پایان­نامه، سلول پایه­ای برای یک ماده الاستیک و همسانگرد طراحی شده است که حداکثر سختی و یا حداقل ضرایب انبساط حرارتی موثر را داشته باشد. به­منظور تخمین خواص موثر سلول پایه از روش انرژی کرنشی استفاده شده است. به­منظور اطمینان از صحت نتایج، پاسخ­ها با باندهای معتبر موجود مقایسه شده اند. پژوهش حاضر گامی نو در استفاده همزمان روش انرژی کرنشی و روش بهینه­سازی تکاملی دوجهته در طراحی مواد ­سلولی محسوب می­شود، همچنین در این پژوهش نشان داده می­شود که بکارگیری همزمان روش­های نامبرده، نسبت به روش­هایی که پیشتر به این منظور به­کار گرفته می­شدند، از حجم محاسبات تا حدود زیادی کاسته است.
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                                  صفحه
۱   مقدمه    ۱۱
۱-۱   پیش درآمد    ۲
۱-۲   بیان مسأله و روش ها    ۴
۱-۳   اهداف تحقیق    ۷
۱-۴   اهمیت و ضرورت تحقیق    ۸
۱-۵   فصل بندی پایان نامه    ۱۰
۲   پیشینه تحقیق    ۱۲
۲-۱   پیشینه تخمین خواص موادمرکب    ۱۲
۲-۲   پیشینه بهینه سازی توپولوژی    ۱۵
۲-۳   پیشینه بهینه سازی ریزساختارهای مواد سلولی    ۲۴
۳   تئوری    ۲۷
۳-۱   مقدمه    ۲۷
۳-۲   روش بهینه سازی توپولوژی دوجهته – مرگ نرم    ۲۹
۳-۲-۱   بیان مسأله    ۲۹
۳-۲-۲   تعیین حساسیت بهبودیافته    ۳۱
۳-۲-۳   همگرایی پاسخ ها    ۳۳
۳-۲-۴   نرخ تکامل و معیار همگرایی    ۳۳
۳-۲-۵   چارت روش بهینه سازی تکاملی دوجهته    ۳۵
۳-۳   روش انرژی کرنشی    ۳۷
۳-۳-۱   مقدمه    ۳۷
۳-۳-۲   روش انرژی کرنشی    ۴۰
۳-۳-۳   تعیین ماتریس موثر الاستیک    ۴۲
۳-۳-۴   پیش بینی ضرایب انبساط حرارتی موثر:    ۴۷
۴   بهینه سازی توپولوژی ریزساختارهای مواد سلولی با هدف حداکثرسازی سختی    ۵۴
۴-۱   مقدمه    ۵۴
۴-۲   خواص موثر الاستیک    ۵۵
۴-۳   ماده ی سلولی    ۵۶
۴-۴   فرمول بندی    ۵۸
۴-۵   آنالیز حساسیت    ۵۹
۴-۶   تعیین توپولوژی سلول پایه    ۶۰
۴-۷   مدل سازی    ۶۲
۴-۷-۱   مقدمه    ۶۲
۴-۷-۲   مدل دو بعدی    ۶۲
۴-۷-۳  مدل سه بعدی    ۷۳
۵   بهینه سازی توپولوژی ریزساختارهای مواد سلولی با هدف حداقل سازی ضرایب انبساط حرارتی موثر    ۷۹
۵-۱   مقدمه    ۷۹
۵-۲   محاسبه ضرایب انبساط حرارتی موثر    ۸۰
۵-۳   فرمول بندی    ۸۱
۵-۴   خواص موثر    ۸۱
۵-۵   مدل سازی    ۸۳
۶    نتیجه گیری و پیشنهادات    ۸۹
۶-۱   نتیجه گیری    ۸۹
۶-۲   پیشنهادات    ۹۰
منابع    ۹۱

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید 

مطالب مشابه