Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Hamidreza Mirdamadi,Mojtaba Azhari
بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور) سیدحمیدرضا میردامادی (استاد راهنما) مجتبی ازهری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Mehrkash
میلاد مهرکش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Elastic Wave Propagation Study of FGM Plates due to Impact Loading based on Plate Theories and Elastodynamics Solution
Functionally Graded Materials (FGM’s) are inhomogeneous composites which are characterized with the gradual variation of their constituents. Because of this specific property, FGM plates show high resistance against mechanical loadings in addition to considerable durability in thermal environments. Hence, FGM plates have found extensive applications in various industries, especially aerospace ones. Furthermore, ultrasonic elastic waves play a major role in performing non-destructive evaluation. Therefore, it is necessary to know the behaviour of these waves particularly in heterogeneous media. Approximate plate theories might be considered as simple alternatives for sophisticated elastodynamics solution to carry out wave propagation analysis in plates. To employ plate theories for this purpose, detecting a compromise between simplicity and accuracy of numerical results is a serious concern. This problem is the main topic of the present thesis. In this research, investigation is done for infinite FGM plates in different cases of high frequency dynamic loadings and for various plate thicknesses as well as several heterogeneity amounts. Based on the obtained results, the reliability range of the plate theories for flexural wave propagation analysis in inhomogeneous FGM plates are illustrated. A hybrid numerical method (HNM) is employed to validate the results of plate theories. This method that uses layer elements is a combination of modal analysis and Fourier transform. Moreover, some other issues such as effects of in-plane forces and elastic foundations on the wave motion in FGM plates are studied. Also, the inverse procedure for recovery of impact load is discussed. Keywords Wave Propagation, FGM Plate, Plate Theories, Hybrid Numerical Method
مواد FG، گونه ای از مواد مرکب ناهمگن هستند که ویژگی شاخص آن ها تغییر تدریجی اجزای سازنده شان می باشد. این ویژگی، موجب گشته که ورق های ساخته شده از این مواد علاوه بر بروز مقاومت بالا در برابر بارگذاری های مکانیکی، تغییر شدید دمای محیط را نیز تاب آورند. در نتیجه، ورق های FGM کاربرد روزافزونی در صنایع مختلف، به ویژه صنعت هوافضا یافته اند. از سوی دیگر، امروزه نقش امواج الاستیک فراصوت در انجام فرآیندهای بازرسی غیر مخرب، به وضوح، آشکار شده است. از این رو شناخت و درک صحیح از رفتار این امواج به ویژه در محیط های ناهمگن به یک ضرورت اساسی، تبدیل گشته است. تئوری های ورق به عنوان روش هایی ساده ولی تقریبی، جایگزین مناسبی برای روش های پیچیده ی الاستودینامیکی جهت تحلیل انتشار امواج در ورق ها می باشند. در استفاده از تئوری های ورق برای این منظور، ایجاد تعادل بین دو جنبه ی سهولت تحلیل و دقت نتایج به صورت موضوعی چالش برانگیز، جلوه می کند. بررسی این مسأله، موضوع عمده ی این پایان نامه می باشد. در پژوهش حاضر با بررسی حالات مختلف بارگذاری های دینامیکی با فرکانس های بالا و در نظر گرفتن ضخامت های مختلف برای ورق های نامتناهی FGM و نیز تنوع در میزان ناهمگنی ماده، تلاش می شود تصویری روشن از گستره ی کارآیی تئوری های ورق برای تحلیل مسائل انتشار موج خمشی در ورق های ناهمگن هدفمند ارائه گردد. تحلیل های تقریبی بر اساس تئوری های کلاسیک، مرتبه ی اول و مرتبه ی سوم برای ورق های هدفمند، صورت می گیرد. برای کنترل و مقایسه ی نتایج حاصل از تئوری های ورق، یک روش عددی هیبرید (HNM) که ترکیبی از روش المان های لایه ای و تحلیل مودال، همراه با بهره گیری از تبدیل فوریه است مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین اثر عوامل دیگری نظیر نیروهای درون صفحه و بستر ارتجاعی بر رفتار موج در ورق های هدفمند، مورد بررسی قرار می گیرند. علاوه بر آن، مسأله ی فرآیند معکوس در بازیابی نیروی ضربه، مورد بررسی قرار می گیرد. کلمات کلیدی انتشار موج، ورق FGM، ضربه، تئوری های ورق، روش عددی هیبرید

ارتقاء امنیت وب با وف بومی