تحلیل اجزا محدود برای رفتار تیر پلیمری حافظه دار تیموشنکو

در این مقاله با استفاده از یک مدل ساختاری ترمومکانیکی برای پلیمرهای حافظه دار، یک المان تیر از جنس پلیمر حافظه دار با فرضیات سینماتیکی تیموشنکو ارائه شده است. نیاز به المان تیر تیموشنکو از آن جایی پررنگ تر می شود، که با توجه به سفتی نسبتا پایین پلیمرهای حافظه دار، بایستی از تیرهای نسبتا ضخیم در فرآیند طراحی این سازه های هوشمند بهره برد. در فرآیندهای طراحی و بهینه سازی این سازه ها که نیازمند تعداد دفعات تحلیل متعدد می باشد، نمی توان به تحلیل های سه بعدی که به مقدار قابل توجهی زمان بر هستند تکیه کرد. به منظور صحه گذاری فرمولبندی استخراج شده، نتایج عددی این مدل سازی با نتایج مدل سازی سه بعدی اجزا محدود که توسط همین نویسندگان قبلا منتشر شده است، مقایسه شده و بر این اساس، اثر پارامترهای مختلف ماده و بارگذاری شامل کسر حجمی بخش سخت، تاثیر اعمال نیروی مکانیکی در مرحله گرم کردن و ضریب ویسکوزیته فاز لاستیکی و غیره بر روی رفتار ترمومکانیکی یک تیر I-شکل کوتاه مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان نمونه حداکثر خطای خیز تیر در یکی از مثال های حل شده، برای تیر اویلر-برنولی 7.3 درصد و برای تیر تیموشنکو 1.5 درصد نسبت به حل سه بعدی می باشد. بدیهی است هر چه ضخامت تیر بیشتر و یا تیر کوتاه تر باشد، خطای تیر اویلر-برنولی بیشتر خواهد بود. المان تیر ارائه شده در این مقاله می تواند جایگزینی سریع و قابل اعتماد برای مدل سازی های سه بعدی با هزینه محاسباتی و پیچیدگی زیاد، به منظور شبیه سازی سازه های تقویت شده با پلیمرهای حافظه دار و همچنین بررسی اثر تغییر پارامترهای هندسی و مادی این سازه ها، باشد.