جلسه دفاعیه دکتری آقای  حسین نوروزی دانشجوی دکترای رشته مهندسی مکانیک گرایش ساخت و تولید تحت عنوان " تحلیل نظری و تجربی و بهینه سازی شکلی سازه ساندویچی با هسته مشبک متقارن تحت بارگذاری فشاری "

در روز  شنبه مورخه 19/12/1402 ساعت 15:00 در  دانشکده مهندسی مکانیک برگزار شد.

این رساله تحت راهنمایی آقای دکتر مسعود محمودی انجام و توسط داوران آقای دکتر حمید گرجی (داور خارجی) و آقایان دکتر علی قدوسیان و دکتر وحید عابدینی (داوران داخلی) مورد ارزیابی قرار گرفت. 

چکیده رساله:

در سازه های ساندویچی اهدافی چون افزایش نسبت استحکام به وزن به خوبی امکان پذیر می باشد. در این مطالعه به منظور بهبود عیوب سازه های محققان قبلی، سازه ی جدیدی ارائه شد. سپس به منظور افزایش نسبت استحکام به وزن که هدف اصلی این رساله بود، توسط آزمون فشاری بهینه سازی شد. ابتدا بهینه سازی اندازه و سپس بهینه شکلی شد. در بهینه سازی اندازه، ضخامت ورق، ارتفاع سازه ها و عرض نشیمنگاه، متغیرهای طراحی در نظر گرفته شدند. متغیر ها با رویکرد مطلوبیت بهینه شدند. نتایج بهینه اندازه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، لینگو و  Nsga2تایید و ضخامت، ارتفاع سازه، عرض نشیمنگاه 5/2، 30 و 79/15 میلیمتر به ترتیب انتخاب شدند. در بهینه شکلی، طراحی آزمایش برای 5 ناحیه بحرانی سازه انجام شد. به منظور المان بندی اتوماتیک پس از طراحی آزمایش، نمونه ها به طور اتوماتیک ایجاد شدند. در همین راستا از کد نویسی در برنامه فورترن استفاده شد. با متصل نمودن فورترن با آباکوس، نمونه ها تحت بارگذاری فشاری قرار گرفتند. توابع وزن و نیرو متناسب با نتایج، در دیزاین اکسپرت بدست آمدند. توابع بهینه شکلی با روش های دیزاین اکسپرت، لینگو، ژنتیک و Nsga2 بهینه سازی شدند و تطابق خوبی میان نتایج مشاهده شد. مقادیر شعاع بهینه برای کاهش تمرکز تنش در نواحی بحرانی به ترتیب 57/4، 73/2، 4/7 و51/3  میلی متر انتخاب شدند. شعاع حداکثری برای همه ی نواحی به جز ناحیه 4 انتخاب شد. دلیل عمده آن کاهش گشتاور بود. بالاترین نسبت استحکام به وزن، قبل و بعد از بهینه سازی به ترتیب 2388، 3161 نیوتن / گرم انتخاب شد که حدود 33 % افزایش داشت و اختلاف آن با آزمون تجربی کمتر از 10 % بود. این اختلاف ناشی از کمانش موضعی، خارج شدن زود هنگام برخی از اعضای سلول باز و ... بود. سازه ی جدید، استفاده از روش چفت و بست به جای استفاده از چسب و در نهایت بهینه سازی سازه از دلایل اصلی دستیابی به این برتری استحکامی بود. به منظور تعیین سطح استحکام و تاثیر مواد در رفتار سازه پیشنهادی، سازه با مواد نانو کامپوزیت رس، اینگرا و شیشه / رزین ساخته شد. سازه ی آلومینیومی دارای بالاترین نسبت استحکام به وزن شد.

چکیده رساله:

Abstract:

In sandwich structures, goals such as increasing the ratio of strength to weight are well possible. In this study, a new structure was presented. Then, it was optimized by quasi-static compression test in order to increase the strength-to-weight ratio. First, the size was optimized and then the shape was optimized. Design variables were considered in optimizing the size, thickness of the sheet, height of the structures and width of the seat. The variables were optimized with the desirability approach. The results of size optimization were confirmed using genetic algorithm, Lingo and Nsga2, and thickness, structure height, seat width 2.5, 30 and 15.79 mm were selected respectively. In shape optimization, test design was done for 5 critical areas of the structure. For the purpose of automatic meshing and elementing after the design of the experiment, 243 samples were created, and for this purpose coding in the FORTRAN program was used. By linking FORTRAN with Abaqus, the samples were subjected to compressive loading. According to the results, the weight and force functions were obtained by Design Expert. Shape optimal functions were optimized with Design Expert, Lingo, Genetics and Nsga2 methods and a good agreement between the results was observed. The optimal radius values for reducing stress concentration in critical areas were selected as 4.57, 2.73, 7.4 and 3.51 mm respectively. The maximum radius was selected for all areas except area 4, the main reason for which was torque reduction. The highest strength-to-weight ratio before and after optimization was selected as 2388 and 3161 N/g respectively, which increased by about 33% and the difference with the experimental test was less than 10%. This difference was caused by local buckling, early removal of some open cell members, etc. The new structure, the use of snap–fitting method instead of using resin and finally the optimization of the structure was one of the main reasons for achieving this strength. In order to determine the level of strength and the effect of materials on the behavior of the proposed structure, the structure was built with clay, innegra and glass/resin nano composite materials. The aluminum structure had the highest strength-to-weight ratio.