SUPERVISOR
Seyed Ailreza Shahidi rizi,Hassan Khademi zadeh,Hassan Moosavi
سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد مشاور) حسن خادمی زاده (استاد راهنما) حسن موسوی (استاد راهنما)
STUDENT
Ehsan Karimian fard
احسان کریمیان فرد
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Buckling of FGM Rectangular Plate with Sinusoidal Variation in Thickness Under Constant Axial Loading By Galerkin’s Method
The man’s ever-increasing need in application of new materials has caused that continuously new materials with optimum properties to be put at the man’s disposal. The composite materials are included among these materials coming into being simultaneously towards using the properties of some substances. The functionally graded materials have gradual change of properties in the length of their thickness using in various industries including airspace. In this project, the buckling load analysis of rectangular plate from the functionally graded material quality the thickness of which changes in sinusoidal form on the length and width of the plate. The plate thickness is fixed at the beginning and ending, and gradually moving towards the plate center decreasing from the plate thickness. The Poisson's ratio because of little changes is taken as fixed. The Module Elasticity constantly changes in the length of plate. The compound substance is made from metal and ceramic, the metal quality of which is aluminum. The materials of FGM are compound in the form of heterogeneous microscope and the mechanic properties of them change constantly from one level to another. These materials are a connection made of metal and ceramic or different metals. Ceramic materials are useful in high temperature pressure tensions. The materials properties are unique because of composition nature and soft changes of physical properties in joint section of the material. They are accompany the decrease in residue tensions and decrease of tensions concentration in joint sections and increase of mechanic properties. The most important different between FGM material and conventional heterogeneous materials in requirements of materials targeted, plan and control of microstructure heterogeneous material. Therefore, the way of FGM materials are usable in different fields; for example, where different materials has been placed in one material. It is considerable which all were heterogeneous composition and there was a balance among their parts that this balance must be between virtues of parts properties of composite. But in FGM materials, the balance was destroyed, in general, each element could independently protect its property. In FGM materials, the property changes from one side to another side. For instance, one side has a good mechanic resistance and another one has a high heat resistance, it means that a material has two applied aspects, this is another advantage of FGM material. Another advantage of FGM material is being ceramic-metal in which the part of ceramic provides an extremely high resistance while the part of metal prevents it from breaking. In this project, the influence of plate parameters on buckling instability of FGPs is investigated. The plate is graded through the thickness direction according to a power law function. The boundary conditions along the four edges of the plate are assumed to be fixed-simply supported and clamped. In order to obtain the buckling load of plate, has been utilized the Galerkin’s method. The buckling load in the form of a fixed force in axial basis is affected in the direction of X. The plate stress and strai equations have been calculated by classical plate theory. Keywords: Functionally Graded Material, Bucking, Galerkin’s Method, Variable Thickness.
نیاز روز افزون انسان در بهکار گیری مواد جدید بر آن شده است تا همواره موادی جدید با خواص مطلوب در اختیار بشر قرار گیرد. مواد مرکب از جمله این مواد هستند که در جهت استفاده از خواص چند مواد بهصورت همزمان بهوجود آمدهاند. مواد مرکب مدرج دارای تغییر تدریجی خواص در طول ضخامت خود بوده و درصنایع مختلفی از جمله هوافضا کاربرد دارند. در این پروژه تحلیل بار کمانش صفحه مستطیلی از جنس مواد مرکب مدرج که ضخامت آن بهصورت سینوسی در طول و در عرض ورق تغییر میکند. ضخامت ورق در ابتدا و انتها ثابت و بهتدریج که به مرکز ورق رفته از ضخامت ورق کاسته میگردد. ضریب پواسون بهعلت تغییرات کم ثابت گرفته میشود. مدول الاستیسیته بهصورت پیوسته در طول ورق تغییر میکند. ماده مرکب از دو جزء فلز وسرامیک ساخته شده است که جنس جزء فلز آن از آلومینیوم میباشد. مواد FGM مواد مرکبی هستند که به صورت میکروسکوپی، ناهمگن میباشند و خواص مکانیکی آنها به صورت پیوسته از یک سطح تا سطح دیگر تغییر میکند. این مواد ساخته شده از مخلوط فلز و سرامیک یا ترکیبی از فلزات مختلف میباشند. مواد سرامیکی در تنشهای فشاری دماهای بالا مفید هستند. خواص منحصر به فرد این مواد اولاً به دلیل ماهیت کامپوزیتی آنها و در درجهی دوم به دلیل تغییرات نرم خواص فیزیکی در فصل مشترک این مواد میباشد که به نوبهی خود با کاهش تنشهای پسماند و همچنین کاهش تمرکز تنش در فصول مشترک و افزایش خواص مکانیکی همراه میباشد. قابل توجهترین تفاوت بین مواد مرکب مدرج و مواد همگن قراردادی در نیازهای هدفمند مواد، طرح و کنترل میکروساختار غیرهمگن ماده، قرار دارد. بنابراین ایده مواد مدرج در زمینههای مختلفی قابل استفاده هستند، به عنوان مثال در جائی که مواد مختلفی در یک ماده گنجانیده شدهاند. آنچه در مورد کامپوزیتهای سنتی قابل ذکر است، اینست که همهی آنها ترکیبی همگن بودند که در بین اجزای آنها یک تعادل برقرار بود که این تعادل بین مزیتهای خواص اجزاء کامپوزیت میبایست وجود داشته باشد. اما در مواد مرکب مدرج وجود این تعادل دیگر از بین رفت و به طور کلی هر جزء میتوانست به طور مستقل خواص خود را حفظ کند. در مواد مرکب هدفمند خاصیت از یک طرف تا طرف دیگر تعییر میکند، به عنوان مثال یک طرف مقاومت مکانیکی مناسب و طرف دیگر مقاومت حرارتی بالا دارد یعنی یک ماده با دو جنبهی کاربردی که این نیز از دیگر مزیتهای مواد مرکب مدرج میباشد. همچنین از دیگر مزیتهای مواد مرکب مدرج فلز ـ سرامیک آن است که جزء سرامیکی آن مقاومت حرارتی بسیار بالائی فراهم میآورد در حالی که جزء فلزی آن از شکست جلوگیری مینماید. در این پروژه تاثیر پارامترهای کمانش بر روی ورق بررسی شده است. شرایط مرزی در چهار لبه ورق بهصورت تکیهگاه ساده و گیردار در نظر گرفته شده است. برای بهدست آوردن بار کمانش ورق از روش گالرکین استفاده شده است. بار کمانش بهصورت یک نیروی ثابت به صورت محوری و در جهت x به ورق وارد میشود. معادلات تنش و کرنش ورق از تئوری کلاسیک صفحات و تئوری صفحات نازک محاسبه گردیده است. واژههای کلیدی : مواد مرکب مدرج، کمانش، روش گالرکین، ضخامت متغییر