تحلیل عددی و بهینه سازی رفتار ارتعاشی-کمانشی یک ورق کامپوزیتی با روش الگوریتم ژنتیک

صفحات کامپوزیتی استفاده ی بسیار وسیعی در صنایع اتومبیل سازی، هوا فضا، زیردریایی و حتی در کاربردهای مرتبط با مهندسی پزشکی دارند. هدف این مقاله، بهینه سازی چیدمان صفحات کامپوزیتی ۱۶ لایه با در نظر گرفتن بارگذاری کششی با اعمال فرکانس های ارتعاشی مختلف است. کاهش وزن در کاهش هزینه های تولید این صفحات تاثیر داشته و طراحی و ساخت را برای صنعت گر به صرفه تر می سازد. در این مقاله، ابتدا معادلات حاکم بر صفحات کامپوزیتی در حالت کلی در نظر گرفته شده و معادلات برای صفحات ساده شده، بیان می گردد. در قسمت بعدی، روش اصلی طراحی بر اساس روش المان محدود مورد اجرا قرار گرفته و دو پارامتر زاویه ی الیاف و ضخامت لایه ها در مدلسازی بررسی می شود. در نهایت با حصول مدل ریاضی از مدل اجزای محدود در نرم افزار آباکوس با روش رویه ی پاسخ( RSM)، بهینه سازی وزنی پوسته به منظور مینیمم نمودن وزن با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک انجام گرفته است. بدین منظور، کمینه کردن تنش خمشی و افزایش بار قابل تحمل کمانشی در فرکانس های تحریک مختلف در لایه های کامپوزیتی تحت بار کششی جز اهداف این مقاله در نظر گرفته شده اند. اثر سه پارامتر به عنوان متغیرهای طراحی بررسی شده است که عبارتند از: ضخامت و زوایای پیچش لایه های کامپوزیت در تعداد لایه های متفاوت. در نهایت جواب های بهینه برای متغیرهای بهینه سازی به همراه مقادیر تابع هدف برای سه نوع تکیه گاه ساده، یکسرگیردار و ترکیبی در فرکانس فرکانس های ارتعاشی مختلف ارائه شده است. خروجی این پژوهش طراحی و بهینه سازی صفحات کامپوزیتی تحت بار کششی خواهد بود که علاوه بر لایه چینی جدید، دارای رفتار عملکردی مناسب با وزن کمتر نسبت به صفحات معمولی فلزی و صفحات کامپوزیتی بدون اعمال بهینه سازی خواهد بود.

کلیدواژه ها:

صفحات کامپوزیتی ، بهینه سازی ، لایه چینی ، زاویه ی الیاف ، روش سطح پاسخ ، الگوریتم ژنتیک