تحلیل کمانش ورق‌های مستطیلی مواد مدرج تابعی تحت شرایط مرزی اختیاری

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

متین لطیفی ¹ , فاطمه فرهت نیا ² , محمود کدخدائی ³

1 - مدرس، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر.
2 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر.
3 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان.

Received: 2015-10-03 Accepted : 2015-10-03 Published : 2009-06-22

Keywords: کمانش, ورق مستطیلی, ماده مدرج تابعی, تبدیل استوکس,

Abstract :

در این مقاله کمانش ورق‌های مستطیلی از مواد مدرج تابعی،  در شرایط مرزی اختیاری و تحت بارگذاری فشاری دو محوری  مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل حاضر بر پایه تئوری کلاسیک ورق‌ها با تغییرشکل‌های بزرگ استوار است. ورق از جنس مواد مدرج تابعی  با مدل توانی در راستای ضخامت است که از تغییرات ضریب پواسون صرف نظر شده است. ابتدا معادلات تعادل در کمانش ورق  براساس تئوری سطح خنثی فیزیکی به‌دست آمده‌اند و سپس حل دقیق این معادلات به کمک روش تبدیل استوکس انجام شده است. روش تبدیل استوکس یک روش کارامد در مواجه با شرایط مرزی حاکم بر لبه‌های ورق است که توابع جابه‌جایی ورق در حال کمانش با توجه به شکل مدهای حادث از این رویداد، به صورت توابع مثلثاتی تعریف می‌شوند. در مقاله حاضر، تابع جابه‌جایی در راستای ضخامت با استفاده از سری فوریه سینوسی حدس زده شده‌اند. با حل معادلات کمانش و اعمال شرایط مرزی درحالتی که لبه‌های ورق تحت مجموعه‌ای از فنرهای پیچشی و کششی قرار گرفته اند، بار بحرانی درشرایط مرزی مختلف محاسبه می‌شوند. همچنین تغییرات بار بحرانی براساس نسبت ابعادی ورق، تغییرات توان مدل FGM و نسبت بارگذاری در دو راستای ورق مورد بررسی قرارگرفته است. این نتایج با نتایج حاصل از المان محدود و نتایج سایر محققین، صحت سنجی شده است که هماهنگی خوبی بین آنها مشاهده می‌شود.  

References:

[1] Leissa A.W, Kang J.H., Exact solutions for vibration and buckling of an SS-C-SS-C rectangular plate loaded by linearly varying in-plane stresses, ASME, Vol.44,issue 9,2002, pp. 1925-1945

[2] Javaheri R., Eslami M.R., Buckling of functionally graded plates under in-plane compressive loading, Zamm .Z.Angew. Math Mech, Voll. 82, issue 4, 220, 2002, pp 277-283.

[3] Ni Q.Q., Xi J, Ivamoto M, Buckling analysis of composite laminated plates with arbitrary edge supports, Composite structures, Vol. 69, 2005, pp 209-217.

[4]

on a Higher-order Deformation Theory, J. Reinforced Plastics and Composites, Vol. 28, 2009, pp 1215-1234.

[5] Najafizadeh M.M., Mahdavian M., Superposition buckling analyses of rectangular Plates Composed of Functionally Graded materials subjected to non-uniform distributed In-plane loading, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part C: J. Mechanical Engineering Science, Vol. 224, issue 11,2010, pp.2299-2308.

[7] Ansari R., Darvizeh M., Prediction of dynamic behaviour of FGM shells under arbitrary boundary conditions, Composite Structures, Vol. 85, 2008, pp. 284–292.

[8] Hyeong K.K., Moon S. K., An analytical method for calculating vibration characteristics of PWR fuel assembly with reactor end boundary conditions using fourier series, Transactions, SMIRT16, Washington DC, 2001,  paper No.1445.

]9[ لطیفی م.، فرهت نیا ف.، کدخدایی م.، کاربرد روش تبدیل استوکس در تحلیل سازه‌های مکانیکی، دومین کنفرانس ملی مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی‌واحد خمینی شهر، 1388.

[10] Zhang D.G., Zhou Y.H., A theoretical analysis of FGM thin plates based on physical neutral surface, Computational Material Science, 44, 2008, pp. 716-720.

[11] Timoshenko S., Goodier J., Theory of elasticity, McGraw-Hill, New York, 1971.

 

Chen C.S., Hsu C.Y., Tzou G.J., , Vibration and Stability of Functionally Graded Plates Based