Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mojtaba Azhari
بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور) مجتبی ازهری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Mazaheri
محسن مظاهری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Bending analysis of thin plates with boundary element method
The boundary element method (BEM) is already a well-established numerical technique to deal with an enormous number of complex engineering problems. Some features of this method is, modeling a variety of infinite and intricate environments, less primary input data, high processing speed and more computational accuracy. Depending on the capabilities of BEM, some scientists have used this method to analyze the problems of the plates. In this thesis, the bending analysis of thin elastic plate with direct BEM is studied. The applied method is not restricted to specific plate shapes or boundary conditions and it is formulated in terms of boundary quantities, which have direct physical meaning, namely the transverse displacement, the normal slope, the bending moment and the equivalent shear force. The integral representation of the solution of the plate equation in terms of these boundary quantities is based on the generalized Rayleigh-Green identity. The evaluation of the deflection at a point in the interior of the plate requires that the values of boundary quantities be known. As regards only two of the four boundary quantities can be prescribed, two coupled boundary integral equations are formulated to determine the two unknown quantities on the boundary. According to the numerical techniques, the boundary of plate is divided to a certain number of constant element and a system of linear equations is constituted based on boundary integral equations. The boundary variables are assumed to be constant along each boundary element. The corner effects and their treatment in the numerical procedure are also discussed. After solving the system of linear equations using Gauss elimination method according to the boundary conditions of problem, the boundary quantities will be known. Moreover, the stress resultants at a point in the interior of a plate are obtained with differentiation of some specified integral equations. Several computational examples concerning plates with diverse shapes are presented. Bending analysis of a thin rectangular plate with different boundary conditions are studied and convergence of results are shown in several charts based on various number of boundary elements. In other examples the bending of triangle, parallelogram, trapezius and sektor plates are discussed. The results show good agreement with analytical and ?nite element results available in the literature. Key Words: Boundary element method, thin elastic plate, generalized Rayleigh-Green identity, Boundary integral equations
پس ازگذشت سالیان دراز از انقلاب صنعتی، نقش ورق ها درشکوفایی و توسعه صنایع گوناگون بر کسی پوشیده نیست. با رشد دانش بشری در طراحی وساخت، شاهد ورق هایی سبک تر و مقاوم تر بوده ایم که موجب ساخت عظیم ترین کشتی ها و هواپیما ها گردیده است. اما تمامی این پیشرفت ها مرهون نگاهی علمی و مهندسی به مسائل ورق ها می باشد، نگاهی که از قرن هجدهم میلادی شروع گردید. در این میان با توسعه روش های عددی به عنوان ابزاری قدرتمند، شاهد حل بسیاری از مسائل مهندسی بوده ایم. در اوایل دهه 1960 بود که رایانه های الکترونیکی به طور وسیعی در دسترس پژوهشگران قرار گرفت و زمینه ای مناسب برای آزمودن انواع ایده ها را فراهم کرد. استفاده از رایانه در تحلیل عددی سیستم های سازه ای با توجه به میزان دقت وسرعت عمل بالای آن راه را برای رشد و شکوفایی انواع روش های عددی مهیا ساخته است. از همان ابتدای بکارگیری این روش ها در تحلیل سازه ها، روش اجزاء محدود FEM به لحاظ سادگی در روابط آن و قابلیت بالا در مدل کردن انواع میدان ها تحت حالات بار گذاری مختلف، مورد توجه پژوهشگران و مهندسان قرار گرفت به طوری که امروزه کمتر مسئله ای در تحلیل الاستواستاتیک، دینامیک و حتی الاستوپلاستیک میدان های تنشی وجود دارد که نتوان با استفاده از روش های اجزاء محدود آن را مدل و تحلیل نمود. از طرف دیگر طی چند دهه اخیر روش های اجزاء مرزی علی رغم پیچیدگی اولیه موجود در فرمول بندی مدل های مورد تحلیل، به لحاظ داشتن مزایای متعدد نسبت به دیگر روش های عددی مورد توجه قرار گرفته است. از مزیت های روش اجزاء مرزی مواردی چون، حجم داده های ورودی به مراتب کمتر، دقت بیشتر، مدل کردن محیط های با مرز نامحدود و مدل سازی ترک های سازه ای را می توان نام برد. امروزه با گسترش روش اجزاء مرزی شاهد به کارگیری این روش عددی در تحلیل مسائل پیچیده ای از ورق ها می باشیم. در این زمینه مسائلی چون، کمانش ورق ها تحت بارهای عرضی و درون صفحه ای، بررسی مسائل ورق ها بر روی بستر ارتجاعی، تحلیل ورق های نازک با خیز زیاد، ورق با ضخامت های متفاوت، ورق های ضخیم، ورق های ناهمگن، ورق های ناهمگن ضخیم و همین طور تحلیل دینامیکی انواع ورق ها را می توان نام برد. به دلیل اهمیت و کاربرد فراوان ورق های نازک در صنعت و نیازی که در تحلیل ورق های دارای اشکال و شرایط مرزی دلخواه دیده شد، عده ای از محققین سعی نمودند با استفاده از قدرت روش اجزای مرزی در حل مسائل پیچیده به ارزیابی این گونه مسائل بپردازند. مشاهده گردید که به کمک این روش، نه تنها ورق های با اشکال نامنظم و پیچیده بلکه به طور هم زمان، ورق های دارای سوراخ های متعدد و دلخواه به همراه تکیه گاه های نقطه ای و خطی میانی در مدت زمان کوتاهی تحلیل و به نتایج مطلوب می رسند. در این پایان نامه شکل انتگرالی حل معادله ورق نازک، بر اساس اتحاد رایلی-گرین و با به کارگیری قضیه بتی به دست می آید. که در ادامه با استفاده از تکنیک های عددی و حل دستگاه معادلات، در ابتدا کمیت های مجهول مرزی و سپس مقادیر کمیت ها در درون دامنه به دست خواهد آمد. در ادامه خمش انواع ورق های مربعی، مثلثی، متوازی الاضلاع، ذوزنقه و قطاعی از دایره در حالات مختلف هندسی مورد بررسی قرار خواهدگرفت. کلمات کلیدی: روش اجزاء مرزی، ورق نازک، تحلیل خمشی، اتحاد رایلی-گرین، قضیه بتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی