منصة الرسائل والاطاريح: التحليل الديناميكي للقشريات المصنوعة من المواد المركبة المقواة بالالياف تحت تأثير الاحمال الصدمية

الخلاصة

يتناول هذا البحث موضوعين أساسيين: في الموضوع الأول, تم اقتراح طريقة عددية عامة اعتمدت على طريقة العناصر المحددة (Finite elements) وطريقة حساب التغايرات (Calculus of Variations) لبحث التصميم الأمثل لرقيقه مقواة بالألياف و مؤلفه من طبقات متعددة من المواد المركبة تحت تأثير حمل معين. استخدمت المواد المركبة المقواة بالألياف لإنشاء رقائق متعددة الطبقات بغية استخدامها في بعض الهياكل التركيبية. تتألف الطريقة المقترحة بدورها من جزئين: في الجزء الأول، تم استخراج المقادير المثلى لزوايا وضع الألياف في كل طبقة على أساس إنها المقادير المناظرة لأعلى ترددات طبيعية للهيكل المتكون من تلك الطبقة. أما في الجزء الثاني، فقد تم حساب القيم المثلى لترتيب الألياف خلال المادة المركبة ( زوايا التدوير), أفضل سمك للطبقة, وترتيب الطبقات على مقطع الرقيقة المركبة طبقا لتصرفها الستاتيكي تحت تأثير الأحمال المؤثرة عليها. طبقت الطريقة المقترحة لحالة دراسية تضمنت جناح طائرة مسيّرة مسيطر عليها عن بعد لإيجاد التصميم الامثل بغية تحليله ديناميكيا تحت شروط معينه لحمل صدمي. اعتبرت الطريقة كل من الشكل الايروديناميكي (Aerodynamic shape ) لهيكل الجناح والأحمال التصميمية التي يتعرض لها كقيم ثابتة, بينما اعتبرت كل من زوايا وضع الألياف, سمك الطبقة, تعاقب الطبقات, وطريقة ترتيب الطبقات على مقطع الرقيقة كمتغيرات بغية البحث عن مقاديرها المثلى. للتحقق من نتائج الطريقة, تم بناء سبعة نماذج للجناح تكون زوايا وضع الألياف مثلى في الأربعة الأولى وعشوائية في الثلاثة المتبقية لأغراض المقارنة. وقد أظهرت نتائج المقارنة فاعلية الطريقة وأفضلية التصميم الامثل. أما الموضوع الثاني فقد تضمن التحليل الديناميكي لبعض نماذج الجناح التي بنيت سابقا لدراسة استجابتها الديناميكية. تم استخدام طريقة نيومارك ((Newmark للتكامل العددي لحل معادلة التوازن الديناميكي و إخماد رايلي (Rayleigh damping)للتعبيرعن خواص الإخماد. بالإضافة إلى ذلك استخدمت طريقة التكرار المعكوس Inverse iteration)) لحساب الترددات الطبيعية للرقائق. تمت كتابة برنامج عددي يتضمن كل الخواص المذكورة سابقا بلغة APDL (Ansys Parametric Design Language) تمت إضافته إلى بيئة أل-Ansys كخاصية جديدة تعمل على إيجاد التصميم الامثل للمواد المركبة بالإضافة إلى التحليل الديناميكي لها. من النتائج المستحصلة, وجد انه أقصى معامل فشل يحدث عند مسافة تتراوح بين 0-10%) ( من طول الجناح من منطقة الجذر (wing root)ويقل باتجاه النهاية الحرة. DLF للمواد المركبة يتراوح بين 1.45 و1.75 في الوضع الأمن. يعتمد التخميد بشكل كبير على زاوية تدوير الألياف ويعمل على تقليل الزمن اللازم للوصول إلى الحالة المستقرة في الوقت نفسه. يتغير التردد الطبيعي للمواد المركبة بتغير زاوية تدوير الألياف والتي تعتمد بدورها على الشكل الهندسي و الشروط الحدودية.