رساله دکتری؛ تحلیل ارتعاشات روتور میکروموتورهای دوار براساس تئوری های غیر کلاسیک مکانیک محیط پیوسته

 

خبرنگار افتخاری 3جلسه دفاع از رساله دکتری با موضوع ” تحلیل ارتعاشات روتور میکروموتورهای دوار براساس تئوری های غیر کلاسیک مکانیک محیط پیوسته” و با ارائه جناب آقای مهدی هاشمی، شنبه ۲۰ آذر ۹۵ در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف برگزار شد.

 

چکیده رساله:

تقاضا برای دستیابی به منابع انرژی فشرده با چگالی توان بالا، که قادر به راه اندازی وسایل الکترونیکی باشد، منجر به طراحی و توسعه میکرو توربوماشین ها در سال های اخیر شده است. ویژگی بارز این وسایل مولد انرژی، سرعت دورانی فوق العاده بالای آنها می باشد. بدین صورت که به منظور دستیابی به کارآیی بالاتر، این میکروموتورها می بایست درسرعت های دورانی فراتر از یک میلیون دور بر دقیقه به چرخش درآیند. در چنین سرعت دورانی بالایی، پیش بینی دقیق رفتار ارتعاشاتی روتور این سیستم ها ازاهمیت ویژه ای برخوردار است. از سوی دیگر، مطالعات و تحقیقات آزمایشگاهی اخیر ثابت کرده است که رفتار مکانیکی سازه ها در مقیاس کوچک را نمی توان به درستی توسط تئوری مکانیک محیط پیوسته کلاسیک پیش بینی نمود. برای فائق آمدن براین چالش ها، دراین رساله بااستفاده از دو تئوری محیط پیوسته ی غیر کلاسیک به نام های تئوری تنش کوپلی و گرادیان کرنش به مدلسازی روتور میکروموتور دوار جهت بررسی رفتار دینامیکی یا مشخصات ارتعاشاتی آن پرداخته شده است. روتور این میکروسیستم شامل یک میکروشفت با میرایی داخلی و دیسک های متصل به آن می باشد که بر روی یاتاقان های انعطاف پذیر ازنوع ترکیبی هیدرودینامیکی و هیدرواستاتیکی سرعت بالای گازی، در دو انتهای میکروشفت قرارگرفته است. برای ارائه معادلات حرکت عرضی این میکروروتور، در ابتدا انرژی جنبشی مجموعه بافرض وجود نامیزانی جرمی در دیسک و میکروشفت و سپس انرژی کرنشی میکروشفت براساس دو تئوری تنش کوپلی و گرادیان کرنش درحالت خاص غیرخطی هندسی با جابجایی های بزرگ، همراه با تغییرات کار نیروهای خارجی اعمالی به آن مورد محاسبه قرار گرفته است، سپس با استفاده از اصل همیلتون معادلات غیرخطی حاکم بر حرکت عرضی میکروروتور استخراج شده است. با فرض جابجایی های کوچک، مدل های تحلیلی براساس روش گلرکین در حالت های خاص میکروروتور جهت استخراج عبارات مربوط به مشخصات ارتعاشاتی آن پیشنهاد شده است. همچنین مدل جف کات و اجزای محدودی براساس دو تئوری مذکور برای میکروروتور دراین رساله توسعه یافته است. به منظور مطالعه ی تاثیر نرم های غیرخطی مربوط به جابجایی های بزرگ در میکروتور، معادلات غیرخطی مربوطه از روش اغتشاشی چند مقیاسی مورد تحلیل قرارگرفته است. درمثال های عددی نیز تاثیر پارامترهای مختلف هندسی و مادی بر روی مشخصات ارتعاشاتی میکروروتور مورد بررسی و ارزیابی قرارگرفته است. بطورخلاصه نتایج حاصله از این مثال ها بیانگر تاثیر بسزای پارامتر مقیاس طولی بی بعد شده مربوط به تئوری تنش کوپلی، ثابت مادی مرتبه ی بالای بی بعد شده مربوط به تئوری گرادیان کرنش و همچنین ویژگی های یاتاقان های سرعت بالای گازی درنظر گرفته شده برمشخصات ارتعاشاتی میکروروتور شامل فرکانس های طبیعی خطی و غیرخطی، سرعت های بحرانی، سرعت دورانی در آستانه ناپایداری و همچنین پاسخ میکروسیستم بواسطه ی حضور نامیزانی جرمی درآن می باشد.

 

0

مطالب مرتبط

نظر بدهید