22501

تحليل كمانش و پس از كمانش صفحه هاي ساخته شده از مواد مركب نازك با لايه چيني متعامد متقارن داراي گشودگي داخلي دايروي به روش نيمه انرژي

دكتري

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

1392

1399/4/9

دكتر بيژن محمدي - دكتر رضا معدوليت

مكانيك

در اين رساله، نقطه كمانش و رفتار پس از كمانش صفحه هاي كامپوزيتي با وجود گشودگي دايروي با فرض تئوري كلاسيك با لايه چيني متقارن متعامد مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. نوآوري اصلي اين پژوهش در پياده سازي روش نيمه تحليلي نيمه انرژي بر روي صفحه هاي كامپوزيتي با وجود يك گشودگي دايروي در وسط صفحه مي باشد كه تاثير استفاده از تابع تنش ايري متناظر در تحليل كمانش و رفتار پس از كمانش صفحه هاي كامپوزيتي با گشودگي دايروي لحاظ شده است. در ابتدا، نقطه كمانش و رفتار پس از كمانش صفحه كامپوزيتي شامل گشودگي دايروي به روش نيمه انرژي مورد تحليل قرار مي گيرد و در ادامه به منظور به تاخير انداختن نقطه كمانش و رفتار پس از كمانش همان چند لايه كامپوزيتي با استفاده از سه حالت تقويت‌كننده طولي، صفحه اي و حلقوي به صورت نيمه¬تحليلي نيمه انرژي ،عددي و تجربي مورد تحليل قرار مي گيرد. در اين پژوهش در ابتدا جهت بررسي صحت نتايج بدست آمده از روش عددي اجزاء محدود استفاده شده است. در ادامه خواص مادي لازم براي مدل¬سازي صفحه هاي كامپوزيتي داراي گشودگي داخلي دايروي از آزمايشهاي استاندارد به دست آمده¬ است. همچنين مدلهاي لازم با و بدون تقويت كننده نيز با ابعاد مشخص ساخته و آزمايش شده است. تحليل هاي مورد نظر، صحت نتايج بدست آمده براي صفحه هاي كامپوزيتي داراي گشودگي با و بدون تقويت كننده در مقايسه با نتايج تمام انرژي، اجزاء محدود و آزمايشگاهي را تاييد مي كنند. با توجه به مقايسه روش نيمه انرژي با روش¬هاي عددي و تمام انرژي و همچنين با توجه به تست¬هاي كمانش انجام گرفته، تطابق مناسبي بين نتايج بدست آمده وجود داشته و روش ارائه شده داراي دقت بالاتري در پيش¬بيني نقطه كمانش و رفتار پس از كمانش در مقايسه با روش تمام انرژي مي باشد. نتايج حاصل از پژوهش جاري نشان مي‌دهد كه در بين تقويت‌كننده‌هاي ارائه‌شده، بار كمانشي و ميزان تحمل بار به شكل جابجايي فشاري به ترتيب براي ورق با تقويت‌كننده‌ي طولي، صفحه‌اي و حلقوي بيشترين مقادير را دارا مي باشد. در ادامه رساله با توجه به روش نيمه تحليلي ارائه شده، كمانش صفحه داراي گشودگي با استفاده از دو روش نيمه‌انرژي و تمام‌انرژي با و بدون در نظر گرفتن ميدان تنش متناظر صفحه مورد بررسي قرار مي گيرد. در روش تمام‌انرژي، توزيع تنش در صفحه، ثابت در نظر گرفته شده است. براي بررسي كمانش صفحه به روش نيمه‌انرژي، ابتدا تابع تنش ايري ورق داراي گشودگي دايروي با توجه به شرايط تنشي موجود در صفحه محاسبه مي شود. سپس از طريق تابع تنش ايري و با استفاده از تحليل مقادير ويژه، كمانش صفحه محاسبه مي شود. نتايج بدست آمده، دقت قابل قبول روش نيمه انرژي با در نظر گرفتن ميدان تنش را تاييد مي كند.

1399/07/06

Buckling and post buckling analysis of cross ply symmetric composite thin plates with circular cut out by using semi-energy method

6/29/2020 12:00:00 AM

In this thesis, the buckling and post buckling behaviors of composite plates with circular cut out using classical theory with cross ply symmetric laminate have been studied. Implementation of semi analytical, semi energy method on composite plates with circular cut out in the middle of the plate is the main innovation of this research. The effects of using corresponding Airy stress function in the buckling and post buckling analyses of the composite plates having circular cut out are included in this innovation. At first, buckling and post buckling behavior of composite plates with circular cut out is analyzed based on the semi analytical energy method. Then, in order to postpone those behaviors, that multilayer composite is studied using longitudinal, planar, and ring stiffeners based on the semi analytical, semi energy, numerical, and experimental methods. In this study, at first, the finite element method is used to validate this research results. Then, the needed variables to modeling the composite plates having internal circular cut out are obtained using the standard experiments. Besides, some models with and without stiffener with specified dimensions were tested. The finite element method and the experimental results show the accuracy of this study analyses. Besides, the results indicate that the semi energy method is more accurate than the full energy one in predicting buckling and post buckling behaviors. The results of this study shows tolerated load due to pressure displacement is the most for longitudinal, planar, and ring stiffener, respectively. Besides, buckling of a plate with circular cut out is analyzed based on semi energy and full energy methods in the presence of corresponding plate stress field and without this stress field. In the full energy method, the stress distribution is considered fixed at the plate. In order to buckling study based on the semi energy method, the Airy stress function of a plate with circular cut out is obtained according to existing stress conditions of the plate, at first. Then, the plate buckling is obtained based on Airy stress function and using eigenvalue analysis. The results show the semi energy method considering stress field has the acceptable accuracy.