طراحي، بهينه سازي و ساخت سازه استوانه اي دوار ناهمگن با خواص تابعي

كارشناسي ارشد

ماده هدفمند يا مواد با خصوصيات درجه بندي شده به صورت تابعي (مواد هدفمند )، موادي غيرهمگن مي باشند كه مهم ترين خصوصيت اين مواد اين است كه اجزاي تشكيل دهنده ي آن مي توانند با خصوصيات متفاوت انتخاب شوند، به صورتي كه خواص در آن ها به صورت پيوسته و بر اساس كسر حجمي تغيير مي-كند. به دليل ويژگي هاي منحصر به فرد اينگونه مواد در ارائه خواص چندگانه و گاهي متضاد در يك حجم ماده، صنايع مختلف به خصوص صنايع هوافضا، توربوماشين ها، پوشش دهي، سيستم هاي ذخيره انرژي الكتريكي، خودرو و صنايع وابسته به آن و غيره به صورت گسترده از مواد با ساختار هدفمند استفاده مي-كنند. يكي از انواع سازه هايي كه در صنعت به خصوص در خودروسازي كاربردهاي زيادي دارند، استوانه هاي جدار ضخيم مي باشند كه تحليل تنش در اين سازه ها همواره براي طراحي مناسب آن ها اهميت زيادي دارد. در اين مطالعه، به طراحي بهينه يك سازه ي استوانه اي شكل دوار از جنس مواد هدفمند پرداخته شده است. در واقع تغييرات خواص در راستاي شعاعي استوانه ي دوار به صورتي طراحي مي گردد كه پس از اعمال شرايط اوليه(شرايط عملكرد)، پارامتر يا پارامترهاي مورد نظر بهينه شود. در اينجا، الگوريتم هاي بهينه سازي تكاملي مد نظر بوده كه از الگوريتم بهينه سازي چند هدفه ي ژنتيك (NSGA-II) استفاده شده است. با اعمال الگوريتم ژنتيك چند هدفه ي مقيد با اهداف همزمان حداقل كردن جرم استوانه ي هدفمند و حداكثر تنش ون-ميزز به وجود آمده در استوانه، نموداري از جبهه ي پارتو حاصل مي شود كه مجموعه اي از نقاط بهينه ي مورد نظر در آن موجود است. با انتخاب هر نقطه ي بهينه از اين نمودار يك پروفيل توزيع حاصل مي شود. مسئله براي سه حالت دلخواه مختلف حل و نتايج آن به صورت جداگانه در سه بخش به صورت نمودار مشخص و سپس با هم مقايسه مي شود. پس از تحليل و يافتن پروفيل بهينه، يك نمونه از مدل طراحي شده، ساخته و سعي مي شود با امكانات موجود تا حد امكان پروفيل بدست آمده ي تئوري، در مدل تجربي ايجاد شود. در انتها، نتايج تجربي و تئوري با هم مقايسه و خطاي بخش آزمايشكاهي مشخص مي شود. واژه‌هاي كليدي: مواد هدفمند، استوانه، بهينه سازي، كسر حجمي، الگوريتم ژنتيك

190138

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر كامران دانشجو