Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mojtaba Azhari,Mohammad mehdi Saadatpour
بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور) مجتبی ازهری (استاد راهنما) محمدمهدی سعادتپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Saeed Sarrami foroushani
سعید صرامی فروشانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387

TITLE

Buckling and Free Vibration Analysis of Nanoplates as well as Single- and Multi-Layered Graphene Sheets Based on Nonlocal Elatisity Theory Using Finite Strip Method
: Carbon nanotubes and graphene sheets are two new types of carbon nanostructures which have attracted the attention of research community in the recent years. A great deal of research has been conducted to explore the properties and behavior of these structures. The modeling for the nanostructures is justify; MARGIN: 0in 0in 0pt" In this thesis the buckling and free vibration of single and multi-layered graphene sheets are studied. The sheet, depending on its thickness to width ratio, is modeled as a thin or thick nanoplate and the governing equations are obtained based on the Eringen's nonlocal theory. The van der Waals interatomic forces between the layers of multi-layered graphene sheets are considered in the formulation. The finite strip method is employed to solve the governing equations of the system. This method is widely used in the analysis of rectangular plates, but its direct application to the analysis of nanostructures has not been investigated. This study, for the first time, presents new versions of ordinary and complex finite strip method based on Eringen's nonlocal theory to study the buckling and free vibration of nanoplates and graphene sheets. The method provides an efficient formulation for investigation of nanoplate behavior under different uniaxial, biaxial and shear loadings. Contrary to the majority of the studies, different boundary conditions could be considered. Moreover, to achieve the faster convergency of the method, the bubble shape functions are introduced and employed in the formulation. Developed finite strip methods are based on two different plate theories. ltr"
: در سال‌های اخیر و با پیشرفت فناوری‌های جدید در توسعه و تولید نانوساختارهای کربنی، که از آن جمله می‌توان به نانولوله‌های کربنی و نانوورق‌های گرافینی اشاره نمود، تلاش‌های زیادی برای شناخت خواص و تحلیل رفتار این ساختارها صورت گرفته است. در تحلیل نانوساختارهای کربنی سه روش عمده مورد استفاده قرار می‌گیرد که این روش‌ها شامل روش‌های آزمایشگاهی، شبیه‌سازی‌های اتمی و مدل‌سازی‌های مبتنی بر مکانیک محیط‌های پیوسته می‌باشند. به دلیل محدودیت‌های دو روش اول، محققان به روش‌های مبتنی بر مدل‌سازی محیط پیوسته روی آورده‌اند. در این روش‌ها نانوساختار مورد بررسی به‌کمک یکی از مدل‌های موجود در مکانیک جامدات، مانند مدل تیر، پوسته، ورق و . . .، شبیه‌سازی شده و با حل معادلات حاکم بر مدل، رفتار نانوساختار تخمین زده می‌شود. مقایسه‌ی نتایج حاصل از مدل‌سازی‌های محیط پیوسته با نتایج روش‌های آزمایشگاهی نشان داده است که به‌دلیل تاثیرات کوانتومی ناشی از نانومقیاس بودن ساختار و نیز ناپیوستگی ماده با توجه به ابعاد و اندازه‌های بین اتمی و بین مولکولی، استفاده از تئوری‌های کلاسیک مکانیک محیط‌های پیوسته به نتایج غیردقیق و نامناسب منجر می‌گردد. در واقع از آن‌جا که تئوری‌های کلاسیک از ابعاد ماده مستقل هستند، نمی‌توانند اثرات کوچکی مقیاس را که در تحلیل نانوسازه‌ها بسیار موثر است در نظر بگیرند. به‌دنبال مشاهده‌ی این تفاوت‌ها، تلاش‌هایی برای اصلاح تئوری‌های محلی (کلاسیک) و توسعه‌ی تئوری‌هایی که بتواند اثرات مذکور را در نظر بگیرد آغاز شد. یکی از تئوری‌های که به این منظور و در سال 1972 پایه‌ریزی شد، تئوری غیرمحلی ارینگن است که در این رساله نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در رساله‌ی حاضر کمانش و ارتعاش آزاد صفحات گرافینی تک‌لایه و چندلایه مورد بررسی قرار می‌گیرد. به‌این ترتیب که این صفحات، با توجه به نسبت عرض به ضخامت خود، به صورت نانوورق‌های نازک یا ضخیم در نظر گرفته می‌شوند و معادلات حاکم بر آن‌ها بر مبنای تئوری غیرمحلی ارینگن توسعه می‌یابد. در بررسی مسائل صفحات چندلایه، اثرات نیروهای واندروالسی بین لایه‌ها در نظر گرفته شده و در محاسبات وارد می‌شود. برای حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم، از روش نوار محدود استفاده می‌شود. علی‌رغم کاربرد وسیع این روش در مسائل مهندسی، تاکنون در بررسی رفتار نانوسازه‌ها چندان از آن استفاده نشده است. این مطالعه به ارائه‌ی نگرش جدیدی از روش‌های نوار محدود معمولی و مختلط برای حل مسائل ارتعاش آزاد و کمانش نانوورق‌ها و صفحات گرافینی تک‌لایه و چندلایه می‌پردازد. فرمول‌بندی ارائه شده، که وجه بارز آن در نظر گرفتن اثرات غیرمحلی است، در این رساله برای اولین بار در حل مسائل مذکور توسعه یافته است و انواع بارگذاری‌های فشاری یک‌طرفه و دوطرفه‌ی یکنواخت یا غیریکنواخت به‌همراه بارگذاری برشی را در بر می‌گیرد. بخشی از این رساله نیز به معرفی توابع شکل حبابی و بررسی تأثیر آن‌ها در همگرایی روش نوار محدود اختصاص یافته است. روش‌های نوار محدود ارائه شده در این رساله، بر پایه‌ی دو تئوری مختلف توسعه یافته است. تئوری کلاسیک ورق‌ برای مدل‌سازی نانوورق‌های نازک به‌کار گرفته شده است، در حالی که برای نانوورق‌های ضخیم از تئوری شیمپی یا همان تئوری تصحیح شده‌ی دومتغیره استفاده شده است. تئوری اخیر در این رساله برای نخستین بار با فرمول‌بندی نوار محدود و تئوری غیرمحلی ارینگن ترکیب شده است تا کارایی روش نوار محدود غیرمحلی در مسائل مربوط به نانوورق‌های نسبتاً ضخیم و ضخیم نیز مورد بررسی قرار گیرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی