سازه های مورفینگ(سازه های هوشمند)

مدیر سایت دسته‌بندی نشده, کامپوزیت, مهندسی مکانیک “۹ مهر ۱۳۹۵”

مقدمه

سازه های مورفینگ(سازه های هوشمند) به سازه هایی اطلاق می شود که قادر اند شکل و هندسه خود را با توجه به شرایط مختلف تغییر دهند و از این طریق سبب افزایش عملکرد سازه ها شوند. امروزه استفاده از این سازه ها که به آن ها سازه های هوشمند نیز اطلاق می شوند در کاربردهای مختلف، مورد علاقه طراحان قرار گرفته است. افزایش قدرت مانور هواپیماها و نیز روند روبه توسعه سفینه ها و ماهواره های فضایی از جمله دلایل افزایش تمایل به استفاده از این سازه ها می باشد.

یکی از مشخصات قابل توجه پرندگان توانایی آنها در انطباق هندسه بال هایشان با توجه به شرایط مختلف پرواز می باشد. این قابلیت سبب افزایش عملکرد پرندگان می شود و کمک می کند که به آسانی بتوانند مراحلی مانند اوج گرفتن، تغییر جهت پرواز را و تغییر سرعت را به بهترین صورت کنترل کنند. تصویر ۱ نشان دهنده چگونگی تغییرات هندسه بال پرندگان و تغییر سرعت آن ها می باشد.

شکل۱: چگونگی تغییر بال پرندگان در شرایط مختلف پرواز

ایده ایجاد سازه های مورفینگ(سازه های هوشمند)

ایده ساختار های مورفینگ از این جا ناشی شده است که سازه ها بتوانندشکل و هندسه خود را به گونه ای تغییر بدهند که سازه بتواند در برابر نیرو های مختلفی که به آن وارد می شود بهترین عملکرد را داشته باشد. بال های با ابعاد ثابت برای شرایط مختلف پرواز شرایط بهینه ای را ندارند از این رو است که پرندگان در حین پرواز با عقب راندن بال های خود می توانند با کاهش نیروی مقاوم در برابر پرواز، سرعت خود را افزایش دهند.

برخی از هواپیما های جنگی مانند هواپیمای Grumman’s F14-Tomcat تا حدی از مکانیزم مورفینگ بهره گرفته است. تصویر هواپیمای Grumman’s F14-Tomcat در شکل ۲ نشان داده شده است.

شکل۲: تصویر هواپیمای F14-Tomcat

در حالت ایده آل طراحی بال باید به گونه ای باشد که قابلیت تغییر خود را در شرایط مختلف پرواز داشته باشد. شکل ۳ زیر حالت های مختلف پرواز برای یک هواپیما را نشان می دهد نشان می دهد. به منظور انجام یک پرواز بهینه، لازم است که بال هواپیما در هریک از شرایط پرواز هندسه ای متفاوت را داشته باشد.

شکل۳: شکل حالت های مختلف پرواز

برای ایجاد خاصیت مورفینگ می توان از نوعی از عملگرهای پیزو الکتریک استفاده کرد. در این نوع از عملگر ها که از الیاف پیزوالکتریک ساخته شده اند، به منظور تغییر حالت سریع ورق های کامپوزیتی غیر متقارن استفاده می شود. در نوع دیگری از مکانیزم ها برای ایجاد سازه های مورفینگ از اعمال تغییرات دما استفاده می کنند. این سازه ها به سازه های دوپایا(Bi-stable) معروف هستند. در این حالت ورق های کامپوزیتی  قادر هستند که بعد از فرایند پخت با توجه به نوع لایه چینی دچار تغییر شکل های مختلفی شوند. این سازه ها با اعمال بار خارجی می توانند هندسه خود را تغییر دهند. هنگامی که نیرو به یک مقدار بحرانی می رسد با توجه به میدان تنش پسماند موجود در ورق و نیز هندسه اولیه، ورق از طریق مکانیزم کمانش و به صورت ناگهانی به شکل پایدار دیگری تغییر حالت می دهد.

مقاله قبلی سایت را می توانید اینجا بخوانید

همچنین شما دوست عزیز و متخصص نیز می توانید مقالات خود را با اسم خودتون (شرکت، اشخاص و مخترعان) به همراه تبلیغ محصولات و خدمات خود در آخر آن در سایت تخصصم اینه به رایگان منتشر نمایید. اینجا کلیک کنید تا شرایط نوشتن و فرستادن مقاله را مشاهده نمایید.