جلسه دفاع پیشنهادیه رساله دکتری (آقای ریاحی فارسانی)
موضوع: کاهش ارتعاشات و تابش صوت از پوسته ترکیبی زیر سطح آب با استفاده از فرامواد ویسکوالاستیک دارای عناصر سفتی منفی
ارائه دهنده: سجاد ریاحی فارسانی
استادان راهنما: دکتر سعید ضیایی‌راد، دکتر رضا تیکنی
استاد مشاور: دکتر علی لقمانی
استادان داور: دکتر مهدی کشمیری، دکتر مصطفی غیور، دکتر سعید بهبهانی
چکیده:
پوسته‌های ترکیبی امروزه در صنایع مختلفی ازجمله صنایع هوافضا و صنایع دفاعی دارای کاربردهای فراوانی هستند. پوسته ترکیبی را می‌توان مجموعه‌ای از پوسته‌های مرسوم مانند پوسته استوانه‌ای، کروی، بیضوی، مخروطی و... متصل‌به‌هم دانست. به‌طورکلی بدنه یک زیردریایی را می‌توان یک پوسته ترکیبی به همراه تقویت‌کننده‌ها و سازه‌های داخلی در نظر گرفت. علی‌رغم انجام پژوهش‌های زیاد در زمینه ارتعاشات پوسته‌های ترکیبی و همچنین تابش صوت از آن‌ها، مطالعه روشی کارآمد برای کاهش تابش صوت و افزایش اختفای آن‌ها موردبررسی قرار نگرفته است. از طرفی فرامواد آکوستیکی موردبررسی قرارگرفته در ادبیات موضوع بیشتر به‌صورت منفرد موردبررسی قرارگرفته‌اند و توجهی به استفاده از این فرامواد در یک سیستم مهندسی مانند بدنه زیردریایی و حتی موارد ساده‌تر مانند یک پوسته استوانه‌ای نشده است. ازاین‌رو بررسی تأثیر فرامواد بر کاهش تابش صوت یک پوسته ترکیبی هم ازنظر چالش‌های مدل‌سازی و شبیه‌سازی و هم ازنظر کاربردی دارای اهمیت بسیاری است. در عصر حاضر بحث اختفا در صنایع نظامی بسیار حائز اهمیت و سرنوشت‌ساز است. به‌طورکلی برای شناسایی اجسام زیر سطح آب چه در کاربرد نظامی چه غیرنظامی از سیستم سونار استفاده می‌شود که به دو نوع سونار فعال و غیرفعال تقسیم می‌شود. در کاربرد نظامی به دلیل اهمیت حفظ اختفای خود سیستم سونار، سونار غیرفعال کاربرد بیشتری دارد ازاین‌رو کاهش حداکثری تابش صوت از زیردریایی برای حفظ اختفا در برابر سونار غیرفعال الزامی است. از طرفی با گسترش روزافزون فرامواد استفاده از این ساختارها رویکردی نو برای کاهش تابش صوتی بدنه زیردریایی خواهد بود. استفاده از یک فراماده که هم‌زمان با داشتن میرایی بالا و سفتی استاتیکی بالا دارای سفتی دینامیکی پایین باشد در کنترل تابش صوت با فرکانس پایین برای بالا بردن توان اختفای زیردریایی بسیار امیدوارکننده است. فراماده ویسکوالاستیک دارای عناصر سفتی منفی در جهت رسیدن به این هدف گزینه مناسبی به نظر می‌رسد. هدف از انجام این رساله کاهش ارتعاشات و تابش صوت از پوسته ترکیبی شبیه‌ساز بدنه زیردریایی با استفاده از فراماده ویسکوالاستیک دارای عناصر سفتی منفی است که پژوهشی نو در ادبیات این موضوع است. در این رساله سه رویکرد مدل‌سازی نیمه‌تحلیلی، شبیه‌سازی عددی و آزمون تجربی در نظر گرفته خواهد شد. در بخش مدل‌سازی نیمه‌تحلیلی از نظریه مرتبه اول برشی پوسته‌ها به همراه روش ریلی-ریتز و انتگرال مرزی کیرشهف-هلمهولتز استفاده خواهد شد و با گسسته سازی روابط هر دو بخش سازه و سیال مدل جفت‌شده استخراج خواهد شد. علاوه بر این در این پژوهش سعی خواهد شد با اضافه کردن تقویت‌کننده‌ها و سازه‌های داخلی مدلی کارآمد برای تحلیل ارتعاشی و آکوستیکی زیردریایی ارائه شود. همچنین برای فراهم آمدن امکان اضافه کردن ساختار پیچیده فراماده به مدل‌سازی یک مدل گسسته معادل برای فراماده ارائه خواهد شد. در بخش دیگری از این پژوهش با شبیه‌سازی سیستم پوسته ترکیبی همراه با فراماده در یکی از نرم‌افزارهای تجاری اعتبار مدل نیمه‌تحلیلی بررسی خواهد شد و درنهایت با انجام آزمون تجربی دیدی عملیاتی و واقعی از تأثیر فراماده بر کاهش تابش صوت پوسته ترکیبی به دست خواهد آمد. انجام این پژوهش می‌تواند دیدی گسترده در زمینه جانمایی منابع تحریک مکانیکی، چگونگی استفاده از تقویت‌کننده‌ها، تأثیر سازه‌های داخلی، موقعیت استفاده از جداسازها و چگونگی آن و شکل بهینه بدنه زیردریایی برای کاهش تابش صوت و افزایش اختفا ایجاد کند.
واژههای کلیدی: پوسته ترکیبی؛ فرامواد آکوستیکی؛ فرامواد سفتی منفی؛ تعامل سیال و سازه؛ کاهش تابش صوت؛ اختفای زیردریایی