تصميم وبناء جهاز كهروميكانيكي لفحص الالواح الرقيقة تحت حمل استاتيكي وديناميكي

الباحث

ياسمين حميد عبد الرضا

المشرف

انعام عبيد حسون - احمد حميد رجه

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Thin plates;Static and dynamic loads;Electromechanical device;Deflection

تستخدم الألواح الرفيعة الدائرية في مجموعة واسعة من التطبيقات الهندسية ، مثل الهياكل المعمارية والجسور والهياكل الهيدروليكية والطائرات وأجزاء الماكينة وأقراص التوربينات. خلال فترة استخدامهاء قد تتأثر هذه الهياكل أو تتشوه بسبب الأحمال الميكانيكية أو الضغط الخارجي. من أجل تجنب هذه الأنواع من المشاكل، من الضروري تحليل هذه الهياكل. تبحث الدراسة الحالية في سلوك الفشل لألواح رفيعة دائرية مثبتة بصورة كاملة و تحت تأثير الحمل المسلط بشكل متساوي اسفل العينة عمليا وعددياً وتحليلياً. تم إجراء الاختبارات العملية باستخدام نظام ضغط صمم خصيصًا لهذا العمل حيث صمم وصنع لقياس أقصى انحراف او تشوه للعينات تحت تأثير ضغط داخلي ستاتيكي أو ضغط ديناميكي. أولاً ، تم تحديد الخصائص الميكانيكية للعينات المختلفة المستخدمة في الاختبار من خلال اختبار الشد. ثم تصميم وتصنيع جهاز الاختبار باستخدام مقياس مقدار الانحراف ومقاييس ضغط رقمية وضاغط هواء للتحقق من أقصى انحراف في ظل ظروف الحمل الستاتيكي. كانت المرحلة الثانية هي التحقق من أقصى انحراف لنفس العينات تحت تأثير الحمل الديناميكي باستخدام صمامين ونظام تحكم ومستشعر ضغط ومستشعر مرن لقياس نسبة التشوه. تم إجراء هذه الاختبارات على صفيحة متماثلة مصنوعة من البراص وصفيحة اخرى مصنوعة من بوليمر مقوى بألياف الكربون بسمك ثابت يبلغ 1 مم. أظهرت النتائج التجريبية أن سلوك العينات يعتمد بشدة على مستوى الحمل المسلط والخصائص الميكانيكية للعينات. في الاختبار الستاتيكي ، Say عينة البراص في تشوه بلاستيكي عند 2*107 نيوتن /م2 واستمرت حتى فشلت عند 6*107 نيوتن /م2 بانحراف 2 ممء لكن عينة CFRP أظهرت Ub pth وفشلا ودخولا في حالة البلاستيك عند 7*107 نيوتن /م2 مع انحراف 17.1 ملم. مما يعني أن البلاستيك المقوى بألياف الكربون يمكنه تحمل أحمال وضغوط أعلى قبل الفشل بسبب خصائصه الميكانيكية الجيدة. في الاختبار الديناميكي ، يكون الانحراف أكثر Ge SU قيمته في اختبار الضغط الستاتيكي لأن الزيادة في عدد الدورات المتكررة تؤدي إلى زيادة في قيم الاجهادات التي تؤثر على العينة ، والتي تتشوه أكثر مع كل دورة. كان الحد الأقصى للانحراف لعينة البراص في الاختبار الديناميكي 10.83 مم عند 6*7 نيوتن /م2 ، وبالنسبة للبلاستيك المقوى بألياف الكربون كان 17.2 مم عند”7*10 نيوتن o/ 7 تمت مناقشة آلية الفشل بشكل كامل ely على نتائج الفحص بالمجهر الإلكتروني (SEM) يكشف تحليل SEM لعينة البراص عن العديد من الشقوق ومناطق الفراغ المنفصلة على السطح العلوي للألواح نتيجة الضغط الداخلي الذي يتم تطبيقه وتلف البوليمر ٠ بما في ذلك الانحراف بين الألياف والبوليمر ، بالإضافة إلى الشقوق الدقيقة والفراغات في عينة 5خ051. يتم فحص الإجهاد والانفعال والتشوه للعينة تحت الضغط الداخلي تحليليًا وعدديًا. تم إجراء التحليل العددي (تحليل العناصر المحدودة ، (FEA بواسطة SOLID WORKS Simulation ، وتمت مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع النتائج العملية وتظهر تشابها جيدًا لجميع العينات التي تم فحصها. أظهرت الخصائص الكهربائية أن CFRP يعتمد بشكل كبير على طريقة توزيع الالياف داخل العينة، وتتغير القيم مع اتجاه الألياف. وجد أن موصلية CFRP في اتجاه 45 درجة لها dad قصوى تبلغ 0.000782473 m! . © في درجة حرارة الغرفة وموصلية البراص تبلغ ! 6.195*10° Om’ توفر النتائج التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة فهمًا أفضل للخصائص التي تلعب دورًا رئيسيًا في تطوير منتجات AS yo طويلة الأمد وعالية الجودة.

Circular thin plates are used in a wide range of engineering applications, such as architectural structures, bridges, hydraulic structures, airplanes, machine parts, and turbine disks. During their service lives, these structures may be affected or deformed due to mechanical loadings or external pressure. In order to avoid these types of problems, the analysis of these structures is necessary. The present study investigates the failure behavior of clamped circular thin plates under a uniformly distributed load experimentally, numerically, and analytically. The experimental tests are conducted with a pressure system specially built for this work. It was designed to measure the maximum deflection of the specimens under uniform internal static and dynamic pressure. First, a rig was designed and produced by using a displacement dial gauge, digital manometers, and an air compressor to investigate the maximum deflection under static load conditions. The second stage was to investigate the maximum deflection for the same specimens under dynamic conditions by using two solenoid valves, a control system, a pressure sensor, and a flex sensor. These tests have been made for an isotropic plate made of brass and an orthotropic plate made of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) with a constant thickness of 1 mm. In dynamic test, the maximum deflection for the brass specimen was 10.83 mm at 6*105 N/m2, and for CFRP it was 17.2 mm at 7*105 N/m2, which means that CFRP can sustain higher applied loads and stresses before failure because of its good mechanical properties. Numerical analysis (finite element analysis, FEA) has been carried out by SOLID WORKS Simulation, and the results obtained are compared with experimental results and show good correlation for all specimens investigated. Practical tests were carried out using a test rig with an Arduino microcontroller. The Arduino was used to turn the switch on and off, seal the valves, set the pressure value, pump air into the test cylinder, and display the results of the pressure and flex sensors. The electrical characteristics showed that CFRP is highly orthotropic, and the values change with fiber orientation. It was found that the conductivity of CFRP in the 45° direction has a maximum value of 0.000782473 m-1 at room temperature, and the conductivity of the brass was 6.195*106 m-1. The results obtained in this study provide a better understanding of the properties that play a major role in the development of long-lasting, high-quality composite products.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب