Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Mirdamadi,Seyed Ailreza Shahidi rizi
سیدحمیدرضا میردامادی (استاد مشاور) سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Shishegar
حسین شیشه گر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Analysis of unilateral buckling of FGM thin-walled cylinder embedded in tensionless elastic medium under axial loading and temperature field
Cylindrical shells are one of the most applicable constituents in various structures such as rockets, missiles, turbines, fluid transfer pipes, submarine industries, etc. Towards the improvement of these shells, Functionally Graded Materials (FGMs) are utilized for their enhanced behavior and properties. Their internal structure is non-homogeneous and their mechanical properties vary along the thickness direction consistently. The main components are usually ceramic and metal. The metal phase would strengthen the mechanical properties, and the ceramic phase would enhance thermal resistance of the structure. Depending on the application or the limitations, a cylindrical shell might be embedded in a tensionless elastic medium. In this case, its critical buckling load would be higher than the non-medium case, which is called unilateral buckling. In fact, the presence of a contact surface would confine the shell from buckling in usual sine waves. In unilateral buckling, the buckling mode has shorter wavelengths and the shell would be more rigid regarding the applied loads. In this thesis, unilateral buckling of FGM thin-walled cylinder embedded in tensionless elastic medium is investigated using Rayleigh-Rites method, for the first time. The effects of various parameters such as the order of FGM volumetric ratio function in constant thickness, the length to radius ratio, the radius to thickness ratio, and the presence of three different thermal environments on the unilateral and bilateral buckling loads are studied. The governing equations are extracted based on either the assumptions of Keywords: Unilateral buckling, Tensionless elastic medium, Thin-walled cylinder, Functionally Graded Material (FGM), Rayleigh–Ritz method
پوسته های استوانه ای در سازه های مختلفی همچون راکت، موشک، توربین، لوله های انتقال سیالات، زیردریایی و غیره استفاده می شوند. امروزه به‌منظور بهبود رفتار و خواص پوسته ها از مواد با عملکرد درجه بندی شده یا هدفمند (FGM) استفاده می شود. ساختار داخلی ماده هدفمند به‌صورت غیر همگن است و خواص مکانیکی آن در راستای ضخامت به‌صورت پیوسته تغییر می کند. این ماده، معمولاً از دو فاز فلز و سرامیک تشکیل می شود. از فاز فلز، برای استحکام مکانیکی و از فاز سرامیک، برای مقاومت گرمایی سازه استفاده می شود. بسته به کاربرد یا محدودیت، ممکن است یک پوسته ی استوانه ای در یک محیط الاستیک بدون کشش قرار بگیرد. در این حالت، بار بحرانی کمانش استوانه بیشتر از حالت بدون محیط است. به این کمانش، کمانش یک طرفه می گویند. در واقع پوسته به دلیل حضور سطح تماس نمی تواند در موج های سینوسی ساده کمانش کند. در کمانش یک طرفه، مود کمانشی طول موج های کوتاه تری داشته و پوسته در مقابل بارهای اعمال شده، سفتی بیشتری از خود نشان می دهد. برای اولین بار در این پایان‌نامه، کمانش یک طرفه استوانه جداره-نازک هدفمند محصور در محیط الاستیک بدون کشش به روش ریلی-ریتز مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر پارامترهایی هم چون توان تابع نسبت حجمی ماده هدفمند در ضخامت ثابت، نسبت هندسی طول به شعاع، نسبت هندسی شعاع به ضخامت و اثر حضور سه محیط گرمایی متفاوت بر روی بار کمانش یک طرفه و دوطرفه بررسی شده است. معادلات حاکم بر اساس فرضیات نظریه ی کلاسیک و با اعمال اصل کار مجازی بر معادله انرژی استخراج شده است. برای شبیه‌سازی محیط از شبکه ای متشکل از فنرهای متمرکز استفاده شده است. پس از فرمول بندی و پیاده‌سازی روش عددی، ماتریس های سفتی مماسی و هندسی استخراج شده و با توجه به رفتار غیرخطی ساختار محیط الاستیک، مسئله به‌صورت روش تکراری ساده حل شده و مجهولات به دست آمده اند. چندین مطالعه موردی انجام شده و صحت آن ها مورد بررسی و تأیید قرار گرفته است. همچنین همگرایی نتایج ارزیابی شده و مشخصات و هندسه شبکه بندی مورد نیاز به دست آمده است. در انتها می توان با تفسیر مهندسی نتایج، بهترین پارامترهای هندسی و فیزیکی پوسته های استوانه ای هدفمند را انتخاب کرد. کلمات کلیدی: کمانش یک طرفه، محیط الاستیک بدون کشش، استوانه ی جداره-نازک، مواد هدفمند (FGM)، روش ریلی-ریتز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی