دانلود جزوه و پاورپوینت و مقاله طرح درس

خزش سیکلی مس به دلیل تنش های متوسط کشی و سیکلی محوری

چكیده :

رفتار مواد تحت سیكل‌های كنترل شد‌ة توسط تنش محوری با تنش متوسط كشی در منطقه پلاستیكی توسط یك خزش سیكلی انطباقی و روند پروسه‌هایی خستگی تعیین می‌شود. خزش سیكلی ممكن است بر روند تخریب احاطه داشتند و باعث شكست تخریبی پیش از شروع ترك – شكست شود. هدف این پروژه بررسی خزش سیكلی در مسن تحت چنین شرایط بارگذاری در دماهای اتاق، و بدست آوردن ارتباطی تجربی برای خزش سیكلی به شكل بررسی فشار تحمیلی و فشار متوسط است. از طریق تابع فشار متوسط تعریفی پیشنهادی قبلی كه مسئول اثر فشار متوسط بر رفتار سیكلی است. دریافته‌ایم كه رفتارخزش سیكلی در دماهای اتاق را می‌توان با ارتباط قدرت – قانون كه مشابه خزش استاتیك در دماهای بالا است، توضیح داد.

1- مقدمه

وقتی فلزات تحت سیكل فشار كنترل شدة تحمیل بر فشار متوسط كشی در منطقة پلاستیكی قرار می‌گیرند، جریان پلاستیك روی می‌دهد كه در آن كرنش به وجود آمده (elapsed)، تعداد دوره افزایش می‌یابد. این پدیده را خزش سیكلی (یا ضامن) می‌شناسیم و ممكن است حتی در دماهای پائین نیز اتفاق افتد. (یا ضامن) روی دادن خزش سیكلی در چنین شرایط بارگذاریعلاوه بر تخریب در اثر خستگی است و دو روند دیگر نیز ممكن است به صورت مستقل یا مرتبط عمل كنند. شكست بر اثر تخریب فشار پلاستیك سیكلی منطقه‌ای است و تأثیر كمی بر ابعاد این تركیب دارد. از طرف دیگر، خزش سیكلی به دلیل فشار پلاستیكی ناخالص در هر دوره است و ممكن است باعث شكست اجزاء به دلیل تحریف بیش از حد (یعنی افزایش طول و كاهش منطقة متقاطع) پیش از شروع ترك شكست یا انكسار شود. در بسیاری كاربردها، تخریب خزش سیكلی ممكن است اهمیت زیادی در طراحی داشته باشد. برای مثال در تجهیزات الكترونیكی، جایی كه اجزای مس هادی جریان هستند. به دلیل بارگذاری دوره‌ای تحریف شده و باعث شكست بر اثر اتصال سیم برق (كوتاه) شود. بنابراین، برای مقاصد طراحی و یا پیش بینی عمر در چنین كاربردهائی، مهم است كه رفتار مواد تشكیل دهندة خزش سیكلی درك و میزان خزش در شرایط بارگذاری تحمیلی تعیین شود. هر چند روش‌های تجربی بسیاری، مثل Sw[2] [1] Morrow برای تخمین عمر شكست دورة پایین است و ممكن است تا شكست‌های تحریفی قبل از اینكه انكار شكست نهایی روی دهد افزایش یابد، بكار برد.

حرکت شناسی

برای بررسی حرکت یک جسم ابتدا به تعریف چند کمیت می پردازیم.

بردار مکان و بردار جابه جایی

بردار مکان موقعیت مکانی جسم را در صفحه مختصات نشان می دهد. ابتدای بردار مکان بعداً مختصات و انتهای آن نقطه ای است که جسم در آن واقع شده است.

فرض کنید که یک جسم متحرک در لحظه t1 در نقطه A باشد و در لحظه t2 به نقطه B رسیده باشد. بردار جابه جایی بین دو لحظه t1 و t2 برداری است که ابتدای آن مکان متحرک در لحظه t1 و انتهاب آن مکان متحرک در لحظه t2 باشد

Δr تفاضل r2 و r1 است یعنی r2-r1 = Δr

بردار جابه جاهایی به مسیر حرکت بستگی ندارد و فقط با داشتن دو نقطه (مکان جسم در لحظه t1 و مکان جسم در لحظه t2) رسم می شود.

حرکت روی خط راست

هر گاه راستای حرکت جسم متحرک، یک خط راست باشد در تمام لحظه ها بردار جابه جایی هایی متحرک بر همان راستا خواهد بود. مبدأ هم روی همین راستا انتخاب می شود در این صورت محاسبه بر روی این بردارها به سادگی انجام می گیرد.

نمودار مکان – زمان

این نمودار مکان جسم را در زمانهای مختلف نشان می دهد. غالباً محور افقی زمان و محور قائم مکان جسم را نشان می دهد. با استفاده از این نمودار می توان دریافت که متحرک در هر لحظه در چه مکانی قرار دارد و جابه جایی آن بین هر دو لحظه چقدر است.

سرعت متوسط و تعیین آن به کمک نمودار مکان – زمان

تغییر مکان یک جسم تقسیم بر تغییرات زمان را سرعت متوسط می گویند. سرعت متوسط به صورت v نشان داده می شود. سرعت متوسط کمیتی برداری است که با بردار جابه جایی هم جهت است. یکای سرعت متوسط متر بر ثانیه (m/s) می باشد

نمودار مکان . زمان یک جسم متحرک نشان داده شده است. سرعت متوسط بین دو نقطه A وB مساوی است با Δx/Δt و در درس ریاضی دیده اید که Δx/Δt همان شیب خط AB است.

سرعت متوسط بین دو نقطه از نوار مکان – زمان برابر شیب خطی است که آن دو نقطه را به هم وصل می کند.

سرعت لحظه ای و تعیین آن به کمک نمودار مکان – زمان

سرعت لحظه ای، سرعت متوسط در هر لحظه از حرکت است. سرعت متوسط در حدی که با ذره ی زمانی Δt فوق العاده کوچک شود، سرعت لحظه ای نامیده می شود. یک بار دیگر نمودار مکان – زمان را در نظر بگیرید. اگر Δt فوق العاده کوچک شود نقطه B خیلی خیلی به A نزدیک می شود و در نهایت خط AB در نقطه A نمودار احساس می شود. سرعت در هر لحظه برابر شیب خط مماس بر نمودار مکان – زمان در آن لحظه است

انواع حرکت روی خط راست

حرکت نوسانی سیستمهای دینامیکی

موضوع اصلی ارتعاش بررسی حركت نوسانی «سیستمهای دینامیكی» می باشد. سیستم دینامیكی از «پاره های مادی» پیوسته كه نسبت به هم قابلیت حركت ارتجاعی دارند تشكیل می شود. تمام اجسامی كه دارای جرم و خاصیت كشسانی باشند، می توانند ارتعاش كنند.

جرم جزء لاینفك جسم بوده و خاصیت كشسانی از حركات نسبی قسمتهای پیوسته آن ناشی می شود. سیستم ارتعاشی ممكن است ساده و یا بسیار پیچیده باشد. به عنوان مثال یك سازه یك ماشین یا اجزای آن و یا مجموعه ای از ماشین‌آلات سیستم های ارتعاشی محسوب می شوند. حركت نوسانی می تواند اثرات نامطلوب و یا جزئی ریوی سیستم داشته و یا اصلاً لازم برای انجام كاری باشد.

هدف طراح كنترول ارتعاشات است زمانی كه مضر است و تشدید و كاربرد صحیح آن است وقتی كه لازم و مفید می باشد. گرچه باید گفت كه در اكثر موارد ارتعاشات مضر بوده و بایستی كنترول شود. ارتعاشات در ماشینها ممكن است باعث شل شدن از كارافتادن و یا گسیختگی در قطعات شود. از موارد كاربرد ارتعاشات می توان لرزاننده ها در ریخته گری، هرس دندانه میخی ارتعاشی، ردیف كن های علوفه، غربالهای كمباین و ... در كشاورزی را نام برد.

مقصود نهایی از مطالعه ارتعاشات، تعیین اثرات آن در كاركرد و همچنین ایمنی سیستم ها می باشد. تحلیل حركات ارتعاشی، قدم اصلی است كه به سوی این هدف برداشته می شود.

ارتعاش در حین حركت تراكتورهای كشاورزی كه فاقد فنر ارتجاعی می باشند سرعتهای مؤثر آنها را محدود می كند و باعث ناراحتی و بعضی اوقات آسیب رسیدن دراز مدت به رانندگان می گردد. با بكارگیری مدل مناسب و تحلیل ریاضی می توان اثرات ارتعاش در حین حركت تراكتور در مرحله طراحی را تعدیل كرده و باعث بهتر شدن حركت تراكتور گردیم.

بررسی مدل تراكتور در راستای طولی كه توسط بسیاری از مولفین بكار رفته است عمدتاً در سطح ارتعاشی روندهای ساده ای را تخمین می زند. بررسی ارتعاش بدنه تراكتور و رابطه بین تایر و سطح زمین در حین حركت كافی می باشد.

ارتعاشات چیستند و چگونه ایجاد می شوند؟

موضوع علم ارتعاش، بررسی «حركات سیستم های دینامیكی» است. هر پاره فیزیكی كه قابلیت كسب و از دست دادن انرژی پتانسیل (در اثر تغییر مكانهای نسبی) و همچنین انرژی جنبشی را دارا باشد سیستم دینامیكی گویند. از ویژگی های چنین سیستمی همانا قابلیت آن برای حركات نوسانی است. یعنی اینكه اگر از حالت تعادل خارج شود، نیروی مربوط به انرژی پتانسیل میل به برگرداندن سیستم به حالت تعادل داشته و درنتیجه طبق قانون دوم نیوتن به جرم در این جهت شتاب خواهد داد. بدین سان جرم سرعت گرفته و دارای انرژی جنبشی می شود. این انرژی بنوبه خود پس از گذشتن جرم از موقعیت تعادل دوباره به انرژی پتانسیل تبدیل می شود و اگر عامل مستهلك كننده ای در سیستم موجود نمی بود این فرابرد (تبدیل انرژی ها) برای همیشه ادامه پیدا می كرد. لیكن خاصیت میرایی كه در اثر اصطكاك حاصله از حركات نسبی بین نقاط مختلف ظاهر می شود با در حالت و وتركیبی مختلف و گوناگون از مكانیسمهای مستهلك كننده، همواره در سیستمها موجود است و درنتیجه باعث می شود كه سیستم بالاخره از حركت باز ایستد. خاصیت میرایی ممكن است به میزانی برسد كه دیگر حركت نوسانی امكانپذیر نبوده و حركت فقط به یك طرف از موقعیت تعادل محدود شود (حركت آپریودیك – غیر پریودیك).

بنابراین پارامترهای یك سیستم دینامیكی عبارتند از: جرم، ثابت فنر و ثابت مستهلك كننده دیسكوز. از آنجا كه این پارامترها در حالت عمومی پایا فرض می شوند آنها را اجزای غیر فعال (passive) گویند. حال آنكه عوامل ایجاد كننده ارتعاشات را كه «نیرو» و یا «نیروهای خارجی» هستند، چون با زمان تغییر می كند فعال (active) نامند. این «نیروها» ممكن است به صورت پریودیك (مثال هارمونیك ساده) آپریودیك (مانند ضربه) و یا استوكوستیك (رندم یا شاسی) به سیستم وارد آیند. مطالعه ارتعاشات حاصله از عوامل فوق بترتیب مشكل تر می شود.

جایگاه انرژی های نور در تامین انرژی قرن آتی

مقدمه

اگر وضعیت فعلی رشد جمعیت ادامه یابد، پیش بینی می شود جمعیت جهان در اوائل قرن حاضر به هفت میلیارد نفر می رسد .

در عین حال منابع انرژی متداول در حال اتمام بوده و ممكن است تا اوایل قرن ٢١ به پایان برسد . استفاده از انرژی هسته ای كه منابع آن نیز محدود بوده ومستلزم تربیت نیروی انسانی ماهر و نیز استفاده از سیستم های پیشرفته حفاظتی در برابر ضایعات رادیواكتیو است ،كفایت انرژی جهان را نخواهد داد.

پیش بینی می شود كه انرژی خورشیدی و انرژی بادی وغیره ، جایگاه ویژه ای رادرتامین انرژی قرن آتی كسب نمایند.

استفاده از انرژی در پیشرفت تمدن امری طبیعی و اساسی است و به عنوان یک پایه برای حیات مطرح می باشد. انرژی به عنوان یک عنصر اصلی برای هر فعالیت اقتصادی لازم است و چنانچه افزایش مصرف انرژی در راستای کمک به بالا رفتن مرتبه رشد اقتصادی که باعث ایجاد استانداردهای بالاتر زندگی و کیفیت بهتر زندگی برای جمعیت رو به رشد جهانی باشد، مفید بوده و هر کجا که استفاده از انرژی باعث محدود کردن رشد اقتصادی و کیفیت زندگی گردد، مضر محسوب می شود. به عبارت دیگر هنگامی که افزایش استفاده از انرژی همراه با محدودیت های اکوانرژی باشد رشد را محدود می کند زیرا در این حالت منابع طبیعی و رشد اقتصادی ناپایدار است.

مفهوم اکوانرژی در واقع از مباحث اقتصاد و محیط زیست ناشی می شود که سیستمهای مختلف انرژی را از جهات اقتصادی و محیط زیستی بررسی و مقایسه می کند. محدودیتهای اکوانرژی که در این جا بدان اشاره می گردد شامل محدودیتهای زیست محیطی که باعث پایین آمدن استانداردهای زندگی می شود، می باشد. محدودیتهای سیاسی که در واقع باعث بحرانهای منطقه ای می شوند نیز به عنوان زیرمجموعه ای از محدودیتهای اکوانرژی به حساب می آیند.

نیاز قرن بیست و یکم پایدار شدن است . این مفهوم پایداری شامل نرخ پایدار افزایش جمعیت، پایداری مصرف انرژی و اقتصاد پایدار می باشد.

توسعه پایدار با اقتصاد پایدار معنی می یابد و اقتصاد پایدار باید توسط سیستم های انرژی که بازده بیشتر و قیمت پایین تر دارند و همچنین پاکیزه هستند یعنی سیستمهای انرژی که اقتصادی تر و قابل رقابت تر با سایر انرژیها بوده و افراد بیشتری را به کار گرفته و باعث کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی میگردند، تأمین شود. در جهان امروز با نرخ افزایش جمعیت بالا، رشد اقتصاد پایدار فقط از طریق دسترسی به سیستم های انرژی که بتواند به محدودیت های سایر انرژیها فائق آید امکان پذیر است و نکته قابل توجه اینجاست که بشر در راه رسیدن به چنین هدفی است، اما نکته منفی پراکنده بودن فعالیت روی این موضوع و مقاومتهای سیاسی و اقتصادی بسیار زیاد در راه آسا ن سازی این گذر انرژی مفید جهانی است. گذر از یک انرژی به نوع دیگر آن همواره همراه با یک سابقه تاریخی و مفاهیم جدانشدنی ا قتصاد و محیط زیست قابل بررسی است . برای شناخت محدودیتهای سایر منابع انرژی لازم است تا دو مورد فوق الذکر در مورد آنها بررسی گردد.

اولین بار استفاده از انرژی با استفاده از چوب رونق گرفت و در ابتدا اقتصاد چوب پایدار به نظر می رسید چون منابع جنگلی فراوان بودند و جمعیت جهانی نیز نسبتاً کم بود . اما هنگامی که تکنولوژی پیشرفت نمود و درخواست انرژی برای صنعت ذوب آهن و سایر صنایع افزایش یافت، جنگلها رو به نابودی گذاشت و قیمت چوب افزایش یافت . در واقع رشد اقتصادی با توجه به عدم در دسترس بودن منابع و افزایش قیمت محدود گردید.

در این زمان بشر اندیشه دیگری در راستای تکنولوژی استفاده از انرژی با بازده بیشتر رابا ارائه زغال سنگ، ابداع نمود . این گذر انرژی باعث پیشرفت هایی شد . در این سالها لوکوموتیو و موتورهای جدیدی که بتوانند از این سوخت جدید استفاده نمایند ساخته شد . بنابراین در قرن 19 منبع انرژی دیگری که مؤثرتر از چوب بود معرفی گردید و باعث بوجود آمدن یک رشد اقتصادی که افراد بیشتری از آن بهره می بردند گردید . این پیشرفت به همراه بازده اقتصادی بیشتر، محصولات متنوع و نیروی کار بیشتر و قیمت پایین محصولات باعث بوجود آمدن انقلاب صنعتی گردید . پس از گذشت زمان، انقلاب صنعتی باعث پایین آمدن سطح کیفی زندگی عده زیادی از مردم گردید. محدودیتهای اکوانرژی زغال سنگ به شرح زیر مطرح شد:

• محدود شدن رشد اقتصاد
• بوجود آمدن ابرقدرتهای اقتصادی
• قیمت بالا نسبت به میزان آلایندگی
• پایین آمدن کارآیی نیروی کار ) در اثر آلودگی هوا)

با محدودیتهای فوق مفهوم پایداری اقتصاد زغال سنگ زیر سؤال رفت . بنابراین تکنولوژی جدید یکبار دیگر یک گذر انرژی را تجربه نمود و به سمت سوخت پیشرفته تر بعدی متوجه گردید و نفت به عنوان یک سوخت جدید به سمت اقتصادی شدن حرکت کرد.

نفت با %75 کربن، تمیزتر و قابل حمل تر بوده و بازده بیشتری نسبت به سوختهای قبلی داشت. بنابراین به تدریج جایگزین سوختهای قبلی گردید . بطور کلی استفاده از انرژی در سیستم های اقتصادی، در زیر ساخت ها و حتی رفتارهای روزمره افراد نفوذ می نماید و از این رو تغییر انرژی به کندی صورت می گیرد. اگر چه همیشه مزیت های اقتصادی بر مقاومتهای سیاسی غلبه پیدا می کند اما تغییر انرژی آخرین اقدامی است که شامل قانون فوق میشود.

در سالهای استفاده از نفت ماشین های حفاری، پالایشگاهها و موتورهای احتراق داخلی به عنوان بخشی از انقلاب نفت توسعه و کاربرد می یابند و یک بار دیگر یک گذر انرژی به سمت انرژی ارزانتر با بازده بیشتر که در آن کارآیی افراد بالاتر بوده و قیمت خدمات را می کاهد و جمعیت جهان را به سمت یک منبع اقتصادی جدید که کیفیت زندگی را ارتقاء می دهد، سوق می دهد.

در حالی که از نفت به عنوان انرژی جدید استفاده می گردد، سیر تحقیقات برای گذر از سیستم های انرژی آلوده ساز و مشکل سازتر به سمت سوختهای پاک تر که از نظر شیمیایی ساده تر و از نظر اقتصادی پایدارتر باشند ادامه می یابد.

پیل سوختی وسیله ای است که با استفاده از یک واکنش شیمیایی، برق تولید می کند. هر پیل سوختی دو الکترود دارد، یکی مثبت و دیگری منفی که به ترتیب کاتد و آند نامیده می شوند. واکنش هایی که برق تولید می کنند در الکترودها رخ می دهند. هر پیل سوختی همچنین دارای یک الکترولیت است که ذرات شارژ شده الکتریکی را از یک الکترود به الکترود دیگر می برد و کاتالیزور که سرعت واکنش در الکترودهاراافزایش می دهد. هیدروژن سوخت پایه است، اما پیل های سوختی به اکسیژن هم نیاز دارند. یکی از جاذبه های پیلهای سوختی این است که با ایجاد آلودگی ناچیز برق تولید می کنند. بیشتر هیدروژن و اکسیژنی که در تولید برق به کار می روند نهایتاً باعث ایجاد محصولی جانبی به نام آب می شوند. یک پیل سوختی تنها مقدار بسیار کمی جریان مستقیم تولید می کند. در عمل، تعداد زیادی از پیل های سوختی با هم به صورت یک توده در می آیند. پیل یا توده، دارای اصولی یکسان هستند.

مقاله درمورد مکان بهینه تولید پراکنده در بازار الکتریسیته غیر قانون مند

چكیده: این مقاله درمورد در دو روش جدید برای مكان بهینه تولید پراكنده در یك بخش ار بهینه (opf) را نمایش می دهد كه برپایه بازار عمده فروشی الكتریسیته است تولید پراكنده فرض می شود كه در بازار عمده فروشی الكتریسیته ،زمان واقعی شركت می كند مسئله مقدار و مكان بهینه برای دو هدف متفاوت فرمول بندی می شود با نام ماكزیموم سازی رفاه اجتماعی و ماكزیموم سازی شود محل های كاندید برای مكان تولید پراكنده بر پایه قیمت حدی محلی (lmp) مشخص می شود مطابق با ضرایب لاكرانژ مربوط به معادله پخش توان اكتیو برای هر گروه lmp هزینه حدی كوتاه مدت (srmc) الكتریسیته مشخص می شود مقدار پرداخت مصرف كننده به عنوان یك محصول و نتیجه lmp ارزیابی می شود و مقدار و بار در هر باس بار به عنوان دیگر رتبه بندی برای تعیین گره ای كاندید برای مكان تولید پراكنده ارائه شده است رتبه بندی ارائه شده جنبه های مهندسی سیستم عملی را و جنبه های اقتصادی بازار عملی را به هم مرتبط می كند و به عنوان شاخص های خوبی برای مكان تولید پراكنده به طور خاص در یك بازار تولیدی عمل می كند به منظور ایجاد یك سناریو متفاوت از تولید های پراكنده در دسترسی بازار چندین مشخصه هزینه در نظر گرفته می شود برای هر مشخصه هزینه تولید پراكنده یك مكان و مقدار بهینه برای هر هدف مشخص می شود روش ارائه شده روی سیستم تست 14 با سه IEEE اصلاح شده تست شده است

مقدمه:تولیدهای پراكنده به عنوان تولید كننده های توان كوچك در نظر گرفته می شوند كه با ایجاد ظرفیت اضافی برای سیستم قدرت مكمل ایستگاههای توان مركزی هستنداگر چه تولیدهای پراكنده هرگز جایگزین ایستگاههای توان مركزی نمی شوند با این حال اینها می‌توانند انتخاب مطلوب باشند هنگامیكه قیود شبكه انتقال مانع اقتصادی شدن یا كمترین گرانی مبلغ انرژی كه می رسد به دست متقاضی می شود باشد اگر چه نفوذ و امكان پذیری یك تولید پراكنده در یك محل خاص توسط تكنولوژی همانند فاكتورهای اقتصادی تحت تاثیر قرار داده می شود شایستگی و ایاقت تكنولوژی پیاده سازی تولید پراكنده باعث پشتیبانی ولتاژ ، كاهش تلفات انرژیث ، ازاد سازی ظرفیت سیستم و توسعه قابلیت اطمینان سیستم می شود (1) همچنین نفوذ اقتصادی باعث حصاری در مقابل افزایش قیمت الكتریسیته می شود این عامل با دسته شدن عمودی نهادها و مانیسم های بازار همانند قیمت گذاری زمان واقعی تقویت می شود با تغذیه بارها و در طی دورهای زمانی یك بار كه هزینه الكتریسیته بالا است تولید پراكنده به عنوان یك مكانیسم مصونیت قیمیت ، می تواند بهترین سرویس دهی را داشته باشد تولید پراكنده می تواند دارای یك مقدار بزرگی باشد در یك منطقه با ازدحام بالا كه lmp بیشتر از هر جای دیگری است در چنین موقعیتی آن می تواند به بارهای محل سرویس دهی كند و به طور موثری بار شبكه را كاهش دهد مكان تولید پراكنده با این حال باید با در نظر گرفتن مقدار و محلش انجام شود ماكن به منظور ماكزیموم سازی سود تولید پراكنده پیاده سازی شود در شبكه باید بهینه باشد مكان نادرست در بعضی موقعیت ها می تواند مزایا را كاهش دهد وحتی عملكرد سیستم را به خطر اندازد مطالعه حاضر شامل مكان تولید پراكنده در pool است كه بر پایه بازار عمده فروشی الكتریسیته توزیع متمركز است

تشریح و تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیک

تشریح قوانین ترمودینامیک

مطالعه ترمودینامیک را مهندسین قرن نوزدهم آغاز کردند؛ آنها می خواستند بدانند قوانین فیزیک چه محدودیت هایی بر عملکرد ماشین های بخار و سایر ماشین های تولید کننده انرژی مکانیکی تحمیل می کنند. ترمودینامیک درباره تبدیل یک شکل انرژی به شکلی دیگر، به ویژه تبدیل گرما به سایر شکلهای انرژی بحث می کند. این کار با مطالعه روابط بین پارامترهای صرفا ماکروسکوپی صورت می گیرد که رفتار سیستمهای فیزیکی را توصیف می کنند. این گونه توصیف ماکروسکوپی (و در مقیاس بزرگ)، لزوما تا حدی خام است، چرا که همه جزئیات کوچک مقیاس و میکروسکوپی را نادیده می گیرد. اما در کاربردهای عملی، این جزئیات اغلب مهم نیستند. برای مثال، مهندسی که رفتارهای گازهای حاصل از احتراق را در سیلندر یک موتور اتومبیل بررسی می کند می تواند با کمیتهای ماکروسکوپی همچون دما، فشار، چگالی و ظرفیت حرارتی کار خود را پیش ببرد.

موتور درونسوز برای تبدیل یک نوع انرژی به نوعی دیگر ساخته شده است.

در واقع دانشمندان به دنبال یافتن پاسخ این پرسش بودند که آیا می توان ماشینی ساخت که به طور دائمی کار مکانیکی انجام دهد. آنها مدتها بر روی این موضوع کردند و تعدادی از محققین نیز طرحهایی برای این کار پیشنهاد نمودند. شکل های زیر نوع از این طرحها را نشان می دهد.

این طرحها محدودیتهای قوانین ترمودینامیک را رعایت نمی کردند.

در این طرحها بدون انجام دادن کار انرژی گرفته می شد.

هدف این بود که ابزار ساخته شده بدون مصرف هیچ گونه سوخت یا هر گونه انرژی ورودی دیگر، کار خروجی بی پایانی را تامین کند. در شکل میله های کوتاه لولا شده، که به میخ ها تکیه دارند، وزنه ها را به چرخ متصل می کنند. وقتی میله ها در وضعیت نشان داده شده هستند، عدم توازنی در توزیع وزن وجود دارد که موجب ایجاد یک گشتاور ساعتگرد خواهد شد که چرخ را در جهت نشان داده شده می چرخاند. طراح می پنداشت این گشتاور همیشگی است و نه تنها چرخش چرخ را حفظ می کند، بلکه به طور دائمی به محور آن انرژی می دهد. اما آنچه در عمل اتفاق می افتد اینست که پس از یک دور چرخیدن، جرم ها در یک وضعیت متعادل باقی می مانند و حرکت متوقف می شود. در این راه کوششهای فراوانی صورت گرفت، اما هیچکدام عملی نبود.

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

چکیده

در این مقاله درمورد فرمول بندی کلی اجزاء محدود با استفاده از تئوری لایه ای برای تحلیل ورقهای مرکب با لایه های پیزوالکتریک بکار گرفته شده است. این 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 ای، مواد پیزوالکتریک، روش اجزاء محدود، ورقهای مرکب

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].

[1]

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.

تبخیر

تبخیر جریانی است كه بوسیله آن آب یا یخ تبدیل به گازمی شود. در فیزیك فرایند تبدیل یخ به بخار را تصعید می نامند.

با توسعه جوامع بشری یكی از مسائل مهم در پیشرفت هرجامعه ، دسترسی به آب با كیفیت مناسب در محل و زمان مورد نظر می باشد ، به طوریكه یكی از مهمترین عوامل محدودكننده توسعه اقتصادی ، می تواند كمبود آب و یا كیفیت نامناسب آن می باشد.

موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی خاص ، كشور ما را در ردة مناطق كم باران كرة زمین قرار داده است . زیرا صرف نظر از صفحات شمالی البرز و بخشی قسمت های غربی زاگرس قسمت اعظم كشور ما از نزولات جوی كافی بی بهره می باشد.

از آنجایی كه تبخیر می تواند از سطوح مختلف از جمله : رطوبت موجود درپوشش گیاهی ، سطح خاك وسطوح آزاد آب مثل اقیانوس ها ، دریاها ، نهرها و حتی سفره‌های آب زیرزمینی و ... صورت می گیرد. پس این امر باعث می شود كه مقدار بسیار زیادی از آب از دسترسی ما خارج شود پس درنظر گرفتن نقش تبخیر برای برنامه ریزی و مدیریت میزان آب مصرفی در كشاورزی و طرح‌های عمرانی مانند مهندسی ساختمان ، ایجاد سدهای مختلف ، بیلان جرم دریاچه‌ها ‌، حوضچه های تبخیری مورد استفاده در دفع فاضلاب های آلوده كننده بسیار مهم است. البته بایداین نكته را در نظر داشت كه در بین پدیده های مختلف هواشناسی ، اندازه‌گیری میزان تبخیر واقعی مشكل‌ترین كارهاست.

پس به طور خلاصه می توان گفت كه اهداف این و پژوهش عبارتند از :

• شناسایی عوامل مؤثر بر تبخیر سطحی
• آشنایی با روشهای اندازه گیری تبخیر
• نقش تبخیر در برنامه ریزی و احداث پروژه های سد و مخازن آب
• استفاده بهینه در مصرف آب و برآورد نیاز آبی گیاهان
• استفاده بهینه از زمینهای قابل كشت كشاورزی و حاصلخیزی زمینهای زراعتی
• شناسایی عوامل تبخیر در كمیت و كیفیت محصولات غذایی و كشاورزی

تبخیر

عمل تبخیر یك فرایند كاملا فیزیكی بوده كه در آن انرژی حرارتی باعث تغییر حالت آب از مایع به گاز می گردد.

در هواشناسی به فرایندی تبخیر می گویندكه نتیجه آن آزاد شدن مولكولهای آب و وارد شدن آنها در اتمسفر می باشد. به عبارت دیگر تبخیر در طبیعت همان انتشار بخار آب از یك سطح مرطوب ، سطح آزاد آب و اعم از حالت مایع یا جامد را در درجه حرارتی پایین تر از نقطه جوش آب می توان تعریف كردكه به آن تبخیر سطحی اطلاق می شود.

لذا تبخیر نقش مهمی در میزان آب قابل دسترس در یك منطقه دارد . بااهمیت‌ترین شكل تبخیر ، تبخیری است كه از روی اقیانوس هاو دریاهای آزاد انجام می پذیرد و از آنجایی كه این آبها از منابع اصلی مجموعه‌ی آب در سطح زمین می باشد ، عامل اصلی انتقال آب و بخار آن در حجم بالا بین اقیانوس ها و خشكی ها محسوب می شود.

از دیگر شكل های بااهمیت تبخیر ، تبخیر از رطوبت موجود در پوشش گیاهی ، سطح خاك و سطوح آزاد كوچك آب مثل دریاچه‌ها ، رودخانه ها و نهرهاست . ریشه‌ی گیاهان رطوبت موجود در خاك را جذب و بخشی از آن را توسط اندام‌های خود ترجیحا برگها به اتمسفر زمین وارد می كند ، به این فرم از تبخیر ، تعرق می گویند . چون تعرق گیاهان را نمی توان از تبخیر سطح خاك مجزا كرد ، كل پدیده را تبخیر و تعرق نامند كه غالباً آب مصرفی گیاه گفته می شود. لذا برآورد میزان آبی كه در اثر آبیاری به مصرف تعرق زراعت و درختان می‌رسد ، بر اساس تبخیر و تعرق است . ابعاد و اندازه‌ی شبكه های آبیاری نیز تابع مستقیمی از مقدار و زمان آب مصرفی است كه به صورت تبخیر و تعرق وارد جو می شود . مسلماً تبخیرو تعرق جزء اصلی چرخه‌ی هیدرولوژی برای تشكیل صددرصد بارش در مناطق كویری ، 75 درصد در مناطق مرطوب و صددرصد در مجموع كره‌ی زمین محسوب می‌شود.

تبخیر کننده ها

اهمیت تبخیركنندهها در صنایع گوناگون برای كسانی كه با آنها سروكار دارند پوشیده نیست، مخصوصا در پالایشگاههای نفت و گاز برای استفاده از آبهای نامرغوب و جلوگیری از ورود آنها بهمحیطزیست، آنها را بازیافت میكنند و بهصورت آب مقطر یا آبهای سرویس در میآورند كه آبهای سرویس برای شستشو استفاده میشود، اما آبمقطر میتواند استفادههای گوناگون داشته باشد كه از جمله میتواند در دیگهای بخار برای تهیه بخار استفاده شود، لذا برای تهیه آب مقطر روشهای گوناگونی وجود دارد كه یكی از آنها روش تبخیر است كه در تبخیركنندههای چند مرحلهای صورت میگیرد. در اینجا خواص مایع تبخیر شونده و انواع تبخیركنندهها و مشكلات حاكم برآنها شرح داده میشود.

• تبخیر

تبخیر یا غلیظ كردن یك محلول، شامل یك ماده حل شونده غیرفرار و یك حلال فرار است. در اكثریت تبخیرها، حلال ما، آب است. در تبخیر، بخشی از حلال، بخار می شود و یك محلول غلیظ تولید می شود. تبخیر كردن با خشك كردن فرق می كند، زیرا در تبخیر كردن، آن چه باقی می ماند مایع است (بعضی اوقات مایعی با لزجی سطح بالا) نه یك جامد. همین طور تبخیر با تقطیر نیز فرق دارد، زیرا در تبخیر معمولا بخار آب، خالص است و حتی هنگامی كه بخار آب مخلوط است، هیچ كوششی در مرحله تبخیر برای جداسازی بخار آب در قسمت های مختلف صورت نمی گیرد. تبخیر با بلورسازی نیز تفاوت دارد، زیرا در تبخیر تأكید برغلیظ كردن محلول است نه برشكل دادن و ساختن بلورها در وضعیت معین، مثلا در تبخیر آب نمك برای تولید نمك معمولی، خط بین تبخیر و بلورسازی خیلی دور از نوك تیز بودن است.معمولا، در تبخیر، مایع غلیظ، محصول با ارزشی است و بخار آب بعد از چگال شدن دور ریخته می شود، اما در یك وضعیت ویژه، عكس این مطلب صادق است.

آب حاوی مواد معدنی اغلب برای مصرف در بویلرها، فرایندهای ویژه و مصرف انسان، تبخیر می شود و محصول عاری از مواد جامد است. این روش اغلب، تقطیر آب نامیده می شود، اما از دید فنی، تبخیر می باشد. فرآیندهای تبخیر در مقیاس بزرگ توسعه یافته است و برای تهیه آب شیرین از آب دریا به كار می رود. فقط مقدار كمی از كل آب تغذیه بازیافت و شیرین می شود و باقی مانده به دریا برمی گردد.

• خواص ویژه ی مایع

مشكل اساسی تبخیر، كاملا به وسیله خاصیت مایعی كه باید غلیظ شود، تحت تأثیر قرار می گیرد. تغییرات وسیعی در خواص مایع وجود دارد (كه تشخیص و تجربه را در طراحی و عملیاتی كردن تبخیركننده ها طلب می كند) كه این عملیات را از انتقال حرارت ساده به یك هنر مجزا مبدل می كند. بعضی از مهمترین خواص مایع در حال تبخیر به شرح زیر است:

1- غلظت: مایع رقیق ورودی به تبخیركننده، ممكن است به اندازه كافی رقیق باشد، اما هم چنان كه غلظت افزایش می یابد، محلول بیشتر و بیشتر حالت خاص به خود می گیرد. چگالی و لزجی با حجم مواد جامد افزایش می یابد تا این كه محلول اشباع شود یا این كه به خاطر خود مایع، انتقال حرارتی صورت نگیرد. با جوش دادن بیشتر مایع اشباع شده، كریستال تشكیل می شود كه باعث انسداد لوله ها می شود.

2-كف كردن: بعضی مواد مخصوصا مواد آلی، در مدت تبخیر، كف تشكیل می دهند. كف پایدار، با بخار آب خروجی بیرون می رود و باعث كاهش بخار خروجی می شود. در بسیاری از حالت كل مایع، ممكن است در جوش زیاد به همراه بخار آب خارج شود.

3- حساسیت دما: بعضی از مواد شیمیایی ظریف، محصولات دارویی و غذاها، در حین حرارت دیدن متوسط در زمان نسبتا كوتاه، صدمه می بینند. در تغلیظ چنین موادی، تكنیك های ویژه ای هم برای كاهش دمای مایع و هم برای مدت حرارت دادن، لازم است.

آگهی لایه باز فوت مادر

آگهی لایه باز فوت مادر

100 درصد لایه باز

قابل ویرایش

psd

مناسب برای چاپ

رزولیشن 300

مناسب و قابل تغییر برای دیگر مراسم